JP6595199B2 - Humidity control device - Google Patents
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Description
本発明は、吸湿材を用いて空気の湿度を調整する調湿装置に関するものである。 The present invention relates to a humidity control apparatus that adjusts the humidity of air using a hygroscopic material.
従来、空気中の湿度を調整する調湿装置として、ゼオライト(吸湿性多孔質材料)等の吸湿材を用いた調湿装置が知られている(例えば特許文献1,2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a humidity control apparatus using a hygroscopic material such as zeolite (hygroscopic porous material) is known as a humidity control apparatus for adjusting humidity in the air (see, for example,
この種の調湿装置は、ゼオライト等の吸湿材に室内空気中の水分を一旦吸湿させて室内空気の除湿を行うとともに、水分を吸湿した吸湿材に高温の温風を当てることで吸湿材に吸湿された水分を蒸発させて高温・高湿の空気として取り出し、その高温・高湿の空気を室内空気で冷却することにより高温・高湿の空気中の水分を結露させて水分を回収するようになっている。 This type of humidity control device absorbs moisture in the room air once by a hygroscopic material such as zeolite to dehumidify the room air, and applies high-temperature hot air to the moisture absorbing material that has absorbed moisture. Evaporate the absorbed moisture and extract it as high-temperature and high-humidity air, and cool the high-temperature and high-humidity air with room air to condense the moisture in the high-temperature and high-humidity air and collect the water. It has become.
しかしながら、従来の吸湿材を用いた調湿装置では、吸湿材(ゼオライト等)と吸湿した水分子とがシラノール結合を形成して強く結びつくことで吸湿材が空気中の水分を捉えるようになっている。 However, in a conventional humidity control device using a hygroscopic material, the hygroscopic material captures moisture in the air because the hygroscopic material (zeolite, etc.) and the absorbed water molecules form strong silanol bonds. Yes.
このため、吸湿材に吸着された水分を放出させて吸湿材を再生させるためには、吸湿材と水分子との強い結合を切断するために高温に加熱する必要があり、吸湿材の再生処理に要するエネルギ消費量が多いという問題がある。 For this reason, in order to regenerate the hygroscopic material by releasing the moisture adsorbed on the hygroscopic material, it is necessary to heat to a high temperature in order to break the strong bond between the hygroscopic material and water molecules, There is a problem that a large amount of energy is required.
例えば、ゼオライトを吸湿材として用いる場合、再生処理のために吸湿材を200℃以上(局所的には400℃程度)の高温に加熱する必要がある。また、高分子吸着剤といわれるアクリル酸ナトリウムを主とする親水性の高分子からなる吸湿材を用いる場合にも、再生処理において吸湿材に捉えられた水を吸湿材の内部から蒸発させる必要があり、高温に加熱する必要がある。 For example, when using zeolite as a hygroscopic material, it is necessary to heat the hygroscopic material to a high temperature of 200 ° C. or more (locally about 400 ° C.) for the regeneration treatment. Also, when using a hygroscopic material composed of a hydrophilic polymer mainly composed of sodium acrylate, which is called a polymer adsorbent, it is necessary to evaporate water captured by the hygroscopic material from the inside of the hygroscopic material in the regeneration process. Yes, it needs to be heated to a high temperature.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸湿材を用いる調湿装置において、吸湿材の再生処理に要するエネルギ消費量を低減させることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce energy consumption required for regeneration processing of a hygroscopic material in a humidity control apparatus using the hygroscopic material.
本発明の一態様にかかる調湿装置は、所定の外部刺激に応答して親水性と疎水性とに可逆的に変化する刺激応答性高分子を含んだ吸湿材と、前記吸湿材を親水性から疎水性に切り替えるための外部刺激を付与する刺激付与部と、前記吸湿材が疎水性に切り替わることにより前記吸湿材から放出された水を蒸発させるための熱量を付与する加熱部とを備えていることを特徴としている。 A humidity control apparatus according to an aspect of the present invention includes a moisture absorbent material including a stimulus-responsive polymer that reversibly changes to hydrophilicity and hydrophobicity in response to a predetermined external stimulus, and the moisture absorbent material is hydrophilic. A stimulus applying unit for applying an external stimulus for switching from hydrophobic to hydrophobic, and a heating unit for applying heat for evaporating water released from the hygroscopic material when the hygroscopic material is switched to hydrophobic. It is characterized by being.
上記の構成によれば、吸湿材に所定の外部刺激を付与することで吸湿材を疎水性に切り替えて吸湿材に吸湿された水分を滲出させ、吸湿材から滲出した水を加熱して蒸発させることで吸湿材を乾燥状態に再生することができる。このように、吸湿材から滲出した水分を蒸発させる場合、従来のようにゼオライト等の吸湿材に吸着されている水分を蒸発させる場合よりも少ない熱量で水を蒸発させることができる。これにより、吸湿材の再生処理に要するエネルギ消費量を低減させることができる。 According to the above configuration, by applying a predetermined external stimulus to the hygroscopic material, the hygroscopic material is switched to hydrophobic so that moisture absorbed by the hygroscopic material is exuded, and water exuded from the hygroscopic material is heated and evaporated. Thus, the hygroscopic material can be regenerated to a dry state. In this way, when the moisture exuded from the hygroscopic material is evaporated, the water can be evaporated with a smaller amount of heat than when the moisture adsorbed on the hygroscopic material such as zeolite is evaporated as in the prior art. Thereby, the energy consumption required for the regeneration process of a hygroscopic material can be reduced.
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について説明する。
An embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施形態にかかる調湿装置1の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、調湿装置1は、第1空気路(第1処理部)10、第2空気路(第2処理部)20、冷却空気路30、吸湿ユニット40、および排水槽50を備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a
図2は、吸湿ユニット40の平面図である。図1および図2に示すように、吸湿ユニット40は、略円柱状の支持部41と、支持部41の中心を通る回転軸43と、回転軸43を軸として回転対称な位置に、回転軸43に対して略平行に配置された、支持部41を貫通する2つの吸湿部42a,42bと、回転軸43に接続されたモータ(切替部)44とを備えている。また、吸湿部42a,42bには後述する吸湿材が充填されている。
FIG. 2 is a plan view of the
モータ44は、図示しない制御部の指示に応じて回転軸43を回転駆動することにより、吸湿ユニット40の位置を、吸湿部42aが第1空気路10に配置され、吸湿部42bが第2空気路20に配置される第1状態と、吸湿部42aが第2空気路20に配置され、吸湿部42bが第1空気路10に配置される第2状態とに切り替える。
The
上記制御部は、所定のタイミング毎に第1状態と第2状態とを切り替える。例えば、運転時間が所定時間に達する毎に切り替えてもよく、ユーザからの指示に応じて切り替えるようにしてもよく、吸湿部42a,42bの吸湿量を検知するセンサを設け、第1空気路10に配置された吸湿部の吸湿量が所定値以上になったときに切り替えるようにしてもよい。なお、上記制御部は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)であってもよく、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサを含むコンピュータがソフトウェアを実行することにより実現されるものであってもよい。
The said control part switches a 1st state and a 2nd state for every predetermined timing. For example, it may be switched every time the operation time reaches a predetermined time, or may be switched in accordance with an instruction from the user. A sensor for detecting the amount of moisture absorbed by the
吸湿部42a,42bは、第1空気路10に配置されたときには第1空気路10における回転軸43に垂直な方向の全域に配置され、それによって第1空気路10を流れる空気のほぼ全量が吸湿部42a(または42b)を通過する。同様に、吸湿部42a,42bは、第2空気路20に配置されたときには第2空気路20における回転軸43に垂直な方向の全域に配置され、それによって第2空気路20を流れる空気のほぼ全量が吸湿部42a(または42b)を通過する。
When the
なお、第1空気路10の壁部と当該第1空気路10に配置された吸湿部42a(または42b)との間に、第1空気路10内の空気が第1空気路10の外部に漏洩することを防止するためのシール部材を配置してもよい。同様に、第2空気路20と当該第2空気路20に配置された吸湿部42b(または42a)との間に、第2空気路20内の空気が第2空気路20の外部に漏洩することを防止するためのシール部材を配置してもよい。
In addition, the air in the
また、吸湿部42a,42bは、当該吸湿部42a,42bの外周面を囲む基材と、当該基材によって囲まれた当該吸湿部42a,42bの内部を多数のセルに分割する仕切部材とを備え(いずれも図示せず)、この仕切部材によって吸湿材を構成する粉体や粒子状の高分子を安定的に保持する構成であってもよい。
Further, the
吸湿部42a,42bに充填される吸湿材としては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子の乾燥体を含有する吸湿材を用いることができる。なお、本実施形態では、上記の刺激応答性高分子として、熱に応答して水との親和性が可逆的に変化する温度応答性高分子(熱応答性高分子)を用いる構成について説明する。温度応答性高分子は、簡易な加熱装置を用いて温度を変化させることにより、空気中の水分の吸収と吸収した水分の放出とを可逆的に行えることから、調湿機に特に好適に用いることができる。なお、吸湿部42a,42bで用いられる吸湿材の具体例およびその製造方法については後述する。
The hygroscopic material filled in the
図3の(a)〜(c)は、温度応答性高分子からなる吸湿部42a,42bの特性を模式的に示した説明図である。
FIGS. 3A to 3C are explanatory views schematically showing the characteristics of the
図3の(a)に示したように、温度応答性高分子は、加熱されていない状態(下限臨界溶液温度(LCST(Lower Critical Solution Temperature)以下の低温状態))では親水性を示し、空気中の水分を吸湿する。なお、LCSTとは、温度応答性高分子が親水性と疎水性との間で切り替わる境となる温度である。 As shown in FIG. 3 (a), the temperature-responsive polymer exhibits hydrophilicity in an unheated state (lower critical solution temperature (LCST) or lower temperature state)), and air Absorbs moisture inside. LCST is a temperature at which the temperature-responsive polymer switches between hydrophilicity and hydrophobicity.
一方、図3の(b)に示したように、温度応答性高分子をLCST以上に加熱すると、親水性から疎水性に切り替わり、温度応答性高分子に吸湿されていた水分は放出される。このため、従来のゼオライト等の吸湿材のように、吸着されている水分に大きい熱量を加えて蒸発させる必要がなく、比較的少ない熱量で液体の水として吸湿材から直接取り出すことができる。例えば、LCSTが室温を超える程度の温度(例えば40℃程度)である温度応答性高分子を用いることにより、従来のゼオライト等の吸湿材を用いた除湿機のように高温に加熱することなく、吸湿材がLCST以上となる程度の温度に加熱するだけで吸収された水分を取り出すことができる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the temperature-responsive polymer is heated to LCST or higher, the hydrophilicity is changed to hydrophobic, and the moisture absorbed by the temperature-responsive polymer is released. For this reason, unlike a conventional hygroscopic material such as zeolite, it is not necessary to evaporate by adding a large amount of heat to the adsorbed water, and it can be directly taken out from the hygroscopic material as liquid water with a relatively small amount of heat. For example, by using a temperature-responsive polymer whose LCST is higher than room temperature (for example, about 40 ° C.), without heating to a high temperature like a conventional dehumidifier using a hygroscopic material such as zeolite, The absorbed moisture can be taken out only by heating to a temperature at which the hygroscopic material becomes LCST or higher.
また、図3の(c)に示したように、温度応答性高分子が疎水性に切り替わった後も加熱を継続することにより(あるいは吸湿材に温風を供給することにより)、吸湿材の表面に滲出した水を比較的少ない熱量で容易に蒸発させることができる。なお、吸湿材が疎水性に切り替わることによって吸湿材の外部に滲出した水は、従来のゼオライト等の吸湿材に吸着された水のようにシラノール結合等によって結合しておらず、解放されて束縛されていない状態(吸湿材が吸着した水を拘束する力が殆どないか極めて少ない状態)なので、比較的低い温度で効率よく蒸発させることができる。例えば、40℃以上70℃以下の温度範囲に設定される所定温度の空気を付与するだけで薬缶の水を温めたときのように効率よく蒸発させることができる。 Further, as shown in FIG. 3C, by continuing heating even after the temperature-responsive polymer is switched to hydrophobic (or by supplying warm air to the hygroscopic material), Water that has exuded to the surface can be easily evaporated with a relatively small amount of heat. Note that the water that has oozed out of the hygroscopic material when the hygroscopic material is switched to hydrophobic is not bound by silanol bonds or the like, unlike the water adsorbed on the hygroscopic material such as conventional zeolite, and is released and bound. Since it is not in a state (a state in which there is little or very little force to restrain water adsorbed by the hygroscopic material), it can be efficiently evaporated at a relatively low temperature. For example, it is possible to efficiently evaporate the water in the medicine can just by applying air having a predetermined temperature set in a temperature range of 40 ° C. or higher and 70 ° C. or lower as in the case of warming the water in the medicine can.
第1空気路10は、吸気部11、ファン12、および排気部13を備えている。ファン12が駆動されると、除湿対象の空気がファン12の吸引力により吸気部11から第1空気路10内に取り入れられ、吸湿部42a(または42b)を通ることで除湿されて排気部13から排出される。
The
第2空気路20は、吸気部21、加熱部22、ファン23、冷却部24、排水部25、および排気部26を備えている。また、加熱部22にはヒータ22aが備えられている。
The
ファン23が駆動されると、除湿対象の空気がファン23の吸引力により吸気部21から第2空気路20内に取り入れられ、加熱部22で加熱されて吸湿部42b(または42a)を通過する。これにより、吸湿部42b(または42a)に吸湿された水分がLCST以上に加熱されることで吸湿部42b(または42a)の表面に水滴として滲出するとともに、空気中に蒸発する。したがって、吸湿部42b(または42a)は乾燥状態(あるいは吸湿量が低下した状態)に再生される。
When the
なお、加熱部22による空気の加熱温度は、吸湿部42b(または42a)を吸湿材のLCST以上に加熱するとともに、吸湿部42b(または42a)の表面に滲出した水滴が蒸発する温度であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では40℃〜70℃の範囲内に設定している。
In addition, the heating temperature of the air by the
吸湿部42b(または42a)を通過した空気は、ファン23の送風力によって冷却部24に送られる。また、冷却部24の外面には冷却空気路30を流れる空気が当接するようになっており、それによって冷却部24内を流れる除湿対象の空気(吸湿部42b(または42a)を通過した空気)が冷却され、当該空気中の水分が結露して当該空気と分離し、冷却部24の内壁に付着する。
The air that has passed through the
また、第2空気路20は、冷却部24から排水部25にかけて下方へ向かって傾斜しており、冷却部24の内壁に結露した水滴は第2空気路20の内壁を伝って排水部25から排水槽50へ排水される。また、冷却部24を通過することにより除湿された空気は排気部26から排出される。
The
冷却空気路30は、吸気部31、ファン32、および排気部33を備えている。ファン32が駆動されると、冷却用空気がファン32の吸引力により吸気部31から冷却空気路30内に取り入れられ、第2空気路20の冷却部24の外壁と接触して冷却部24を冷却した後、排気部33から排出される。なお、第2空気路20において吸湿部42b(または42a)を通過して冷却部24に到達した空気は、吸湿部42b(または42a)で蒸発した水分を含む高湿度状態であるため、室温程度の冷却により当該空気中の水蒸気を容易に水滴化できる。このため、吸湿部42a,42bの再生と吸湿部42a,42bから排出される水の回収とを効率よく行うことができる。なお、冷却部24の外壁および/または内壁に、第2空気路20内の空気と冷却空気路30を流れる空気との熱交換を促進させるためのフィン等を設けてもよい。
The cooling
以上のように、本実施形態にかかる調湿装置1は、温度(外部刺激)に応じて水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する温度応答性高分子(刺激応答性高分子)を含む吸湿材を含む吸湿部42a,42bと、水を吸湿した上記吸湿材を加熱することにより上記吸湿材を疎水性に切り替えて吸湿した水分を放出させて蒸発させるための加熱部(刺激付与部、加熱装置)22とを備えている。
As described above, the
これにより、従来のゼオライト等の吸湿材のように、吸着されている水分に大きい熱量を加えて蒸発させる必要がなく、吸湿材に吸湿された水分を比較的少ない熱量で液体の水として直接取り出し、蒸発させることができる。すなわち、吸湿材をLCST(例えば40℃程度)以上に加熱するだけで吸湿材に吸湿された水分を吸湿材から放出させるとともに、容易に蒸発させることができる。したがって、従来のゼオライト等の吸湿材を用いる場合よりも、吸湿材の再生処理に要するエネルギ消費量を低減することができる。 This eliminates the need to evaporate by adding a large amount of heat to the adsorbed moisture unlike conventional hygroscopic materials such as zeolite, and directly takes out the moisture absorbed by the hygroscopic material as liquid water with a relatively small amount of heat. Can be evaporated. That is, the moisture absorbed by the hygroscopic material can be released from the hygroscopic material and can be easily evaporated simply by heating the hygroscopic material to LCST (for example, about 40 ° C.) or higher. Therefore, the energy consumption required for the regeneration treatment of the hygroscopic material can be reduced as compared with the case where the conventional hygroscopic material such as zeolite is used.
なお、本実施形態では、冷却空気路30が吸気部31を介して外部から取り込んだ空気を用いて冷却部24の冷却を行う構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、外部から取り込んだ空気を図示しない空調装置によって冷却し、外気温よりも低温に冷却された空気を用いて冷却部24の冷却を行ってもよい。また、冷却空気路30に冷却用流体として空気を流す構成に限らず、例えば水等の他の冷却用流体を用いて冷却部24の冷却を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the cooling
また、本実施形態では、冷却空気路30が吸気部31を介して外部から取り込んだ空気(冷却用流体)を用いて冷却部24の冷却を行った後、上記空気を排気部33から排出する構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、冷却部24で第2空気路20を流れる空気との熱交換により温度上昇した冷却空気路30内の空気(冷却用流体)を冷却手段(図示せず)により冷却し、再び冷却部24との熱交換部に循環させるようにしてもよい。また、上記冷却手段の構成は、冷却空気路30内の空気(冷却用流体)を冷却できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、第1空気路10を流れる空気、あるいは第2空気路20を流れる加熱部22で加熱される前の空気との熱交換を行う構成であってもよい。
In the present embodiment, the cooling
また、本実施形態では、吸湿ユニット40が2つの吸湿部42a,42bを備えている構成について説明したが、吸湿部の数はこれに限るものではなく、3つ以上の吸湿部を備え、それら複数の吸湿部のうちのいずれかを第1空気路10に配置し、他のいずれかを第2空気路20に配置するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the configuration in which the
また、吸湿部42a,42bの上流側(吸気部11と吸湿ユニット40との間および吸気部21と吸湿ユニットの間)、および下流側(吸湿ユニット40と排気部13との間および吸湿ユニット40と冷却部24との間)に、空気流路を切り替えるためのダンパー(図示せず)を設け、それら各ダンパーによって吸湿部42a,42bを通る風路を第1空気路10と第2空気路20との間で切り替えるようにしてもよい。すなわち、各タンパーの動作を制御することにより、(i)吸気部11から排気部13に至る第1空気路10に吸湿部42aが配置され、吸気部21から冷却部24に至る第2空気路20に吸湿部42bが配置される状態と、(ii)吸気部11から排気部13に至る第1空気路10に吸湿部42bが配置され、吸気部21から冷却部24に至る第2空気路20に吸湿部42aが配置される状態とに切り替えるようにしてもよい。上記ダンパーとしては、例えば弁や可動板などを用いることができる。
Further, the upstream side (between the
また、本実施形態では、吸湿部42a,42bが円柱状の形状(空気の流れ方向に平行な断面の形状が円形)である構成について説明したが、吸湿部42a,42bの形状はこれに限るものではなく、第1空気路10および第2空気路20の断面形状に応じて適宜変更してもよい。
In the present embodiment, the configuration in which the
また、本実施形態では、第2空気路20の加熱部22で加熱した空気を吸湿部42a,42bに送ることにより、(i)吸湿部42a,42bに備えられる吸湿材を親水性から疎水性に切り替えるための加熱処理(刺激付与処理)と、(ii)吸湿材から放出された水を蒸発させるための加熱処理とを行っている。すなわち、上記(i),(ii)の加熱処理を共通の加熱手段で行っている。しかしながら、調湿装置1の構成はこれに限るものではなく、上記(i)の加熱処理を主に行うための加熱手段(刺激付与部)と、上記(ii)の加熱処理を主に行うための加熱手段とを別々に備えてもよい。
In the present embodiment, the air heated by the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1と同じ機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態にかかる調湿装置1は、実施形態1における吸湿ユニット40に代えて、図4に示した吸湿ユニット40bを備えている。図4は、吸湿ユニット40bの平面図である。
The
実施形態1では、円柱状の支持部41に2つの吸湿部42a,42bを備え、それら各吸湿部42a,42bの配置位置を所定のタイミング毎に第1状態と第2状態とに切り替える構成について説明した。
In the first embodiment, the
これに対して、本実施形態では、図4に示したように、回転軸43を中心とする円柱形状(ロータ状)の吸湿部42cを備えた吸湿ユニット40bを用いる。すなわち、吸湿ユニット40bの略全域に吸湿材が充填されている。そして、制御部がモータ44の動作を制御し、吸湿ユニット40bを、回転軸43を中心として所定の回転速度(例えば数分から数十分で1回転する速度)で回転させる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the
なお、吸湿部42cに充填される吸湿材としては、実施形態1の吸湿部42a,42bに充填される吸湿材と同様のものを用いることができる。
In addition, as a moisture absorption material with which the
本実施形態の構成によれば、吸湿部42cの一部が第1空気路10に配置され、他の一部が第2空気路20に配置され、かつ、吸湿部42cにおける第1空気路10で吸湿した部分が第2空気路20に移動して再生(吸湿した水分を放出)され、再び第1空気路10へ移動するように、吸湿部42cの第1空気路10および第2空気路20に対する相対位置が変化する。これにより、吸湿部42cに空気中の空気を吸湿させる第1処理と、吸湿部42cに吸湿された水分を放出・蒸発させる第2処理とを連続的に行うことができる。
According to the configuration of the present embodiment, a part of the
〔実施形態3〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5は、本実施形態にかかる調湿装置1の概略構成を示す説明図である。なお、図5に示した例では、図4に示した吸湿ユニット40bを用いているが、これに限らず、例えば図2に示した吸湿ユニット40を用いてもよい。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
実施形態1,2では、第2空気路20が、吸気部21と排気部26とを備えており、吸気部21から取り込んだ空気を加熱部22で加熱し、吸湿部を通過させた後に冷却部24で冷却させることで水分を結露させて空気を除湿し、排気部26から排出していた。
In the first and second embodiments, the
これに対して、本実施形態では、図5に示したように、吸気部21および排気部26を備えず、冷却部24で冷却された後の空気を再び加熱部22に循環させる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the air that has been cooled by the cooling
このような構成でも、実施形態1,2と略同様の効果を得ることができる。 Even with such a configuration, substantially the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
〔実施形態4〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図6は、本実施形態にかかる調湿装置1の概略構成を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
実施形態1では、第1空気路10と、第2空気路20と、吸湿部42a,42bを有する吸湿ユニット40とを備え、吸湿部42aが第1空気路10に配置され、吸湿部42bが第2空気路20に配置される第1状態と、吸湿部42aが第2空気路20に配置され、吸湿部42bが第1空気路10に配置される第2状態とに切り替える構成について説明した。
In the first embodiment, the
これに対して、本実施形態では、第1空気路10を備えておらず、また、吸湿ユニット40に代えて吸湿ユニット40cを備えている。吸湿ユニット40cは、実施形態1における吸湿ユニット40と異なり、回転軸43およびモータ44を備えておらず、第2空気路20に吸湿部42dが固定配置されている。吸湿部42dに充填される吸湿材としては、実施形態1と同様のものを用いることができる。
On the other hand, in this embodiment, the
また、本実施形態では、制御部がヒータ22aの動作を制御し、ヒータ22aによる加熱を停止させて吸気部21から取り入れられた空気を加熱せずに吸湿部42dに送る第1状態と、吸気部21から取り入れられた空気をヒータ22aにより加熱させて吸湿部42dに送る第2状態とに所定のタイミング毎に切り替える。すなわち、制御部は、ヒータ22aのオン/オフを制御することにより、吸湿部42dを親水性状態にして空気中の水分を吸湿させる第1状態と、吸湿部42dを疎水性状態にするとともに加熱された空気を吸湿部42dに供給して吸湿部42dから滲出した水を蒸発させる第2状態とに切り替える。これにより、実施形態1と略同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the control unit controls the operation of the
〔実施形態5〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Still another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
上述した各実施形態では、刺激応答性高分子として温度応答性高分子を用いる構成について説明した。これに対して、本実施形態では、刺激応答性高分子として、光、電場、あるいはpH(水素イオン指数)の変化等の刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いる。なお、これらの刺激応答性高分子の具体例については後述する。 In each of the above-described embodiments, the configuration using the temperature-responsive polymer as the stimulus-responsive polymer has been described. In contrast, in the present embodiment, as a stimulus-responsive polymer, a stimulus response in which the affinity with water reversibly changes in response to a stimulus such as a change in light, electric field, or pH (hydrogen ion index). A functional polymer is used. Specific examples of these stimulus-responsive polymers will be described later.
図7は、本実施形態にかかる調湿装置1の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態にかかる調湿装置1は、図1に示した調湿装置1の構成に加えて、刺激付与部45を備えている。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
刺激付与部45は、吸湿部42b(または42a)に対して、当該吸湿部で用いられている吸湿材に含まれる刺激応答性高分子を親水性から疎水性に切り替えるための刺激を付与する。
The
例えば、光に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子の場合には、当該刺激応答性高分子を親水性から疎水性に切り替えるための光を付与する。また、電場に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子の場合には、当該刺激応答性高分子を親水性から疎水性に切り替えるための電場を付与する。また、pH(水素イオン指数)の変化に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子の場合には、当該刺激応答性高分子を親水性から疎水性に切り替えるためのpHの変化を付与する。 For example, in the case of a stimulus-responsive polymer whose affinity with water reversibly changes in response to light, light for switching the stimulus-responsive polymer from hydrophilic to hydrophobic is applied. In the case of a stimulus-responsive polymer whose affinity for water reversibly changes in response to an electric field, an electric field for switching the stimulus-responsive polymer from hydrophilic to hydrophobic is applied. In the case of a stimulus-responsive polymer whose affinity for water reversibly changes in response to changes in pH (hydrogen ion index), the stimulus-responsive polymer is switched from hydrophilic to hydrophobic. A change in pH of
なお、加熱部22では、吸気部21から取り込まれた空気を、吸湿部42b(または42a)に刺激を付与することによって吸湿材から放出された水分を蒸発させることができる程度の温度に加熱する。
In the
これにより、上述した各実施形態と同様、吸湿部42b(または42a)の再生処理を少ないエネルギ消費量で行うことができる。
Thereby, like each embodiment mentioned above, regeneration processing of
なお、本実施形態では、刺激応答性高分子として光、電場、あるいはpHの変化等の刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いるとともに、刺激付与部45を追加した構成を、実施形態1(図1)の調湿装置1と組み合わせた例について説明したが、これに限らず、実施形態2〜4のいずれかに示した調湿装置1と組み合わせてもよい。
In the present embodiment, a stimulus-responsive polymer whose affinity with water reversibly changes in response to a stimulus such as a change in light, electric field, or pH is used as the stimulus-responsive polymer, and the stimulus is applied. Although the example which combined the structure which added the
〔刺激応答性高分子を有する吸湿材の詳細〕
次に、上述した各実施形態で用いられる、刺激応答性高分子を有する吸湿材の詳細について説明する。なお、本明細書においては、特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上、B以下」を意味する。また、「アクリル」または「メタアクリル」のいずれをも意味する場合「(メタ)アクリル」と表記する。
[Details of hygroscopic material having stimuli-responsive polymer]
Next, details of the hygroscopic material having a stimulus-responsive polymer used in each of the above-described embodiments will be described. In the present specification, unless otherwise specified, “A to B” representing a numerical range means “A or more and B or less”. In addition, when both “acryl” and “methacryl” are meant, “(meth) acryl” is described.
(I)吸湿材
上述した各実施形態で用いられる吸湿材としては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子の乾燥体を含有する吸湿材を用いることができる。なお、吸湿材の形状は特に限定されるものではなく、例えば、板状、シート状、フィルム状、ブロック状等であってもよく、粒子状であってもよい。粒子状の吸湿材の形状も特に限定されるものではないが、例えば、略球状、棒状等の形状であり得る。また、本発明に係る吸湿材の大きさも特に限定されるものではなく、調湿装置の構成に応じて適宜選択すればよい。
(I) Hygroscopic material The hygroscopic material used in each embodiment described above is a stimulus-responsive polymer whose affinity with water reversibly changes between hydrophilic and hydrophobic in response to external stimuli. A hygroscopic material containing a dried product can be used. The shape of the hygroscopic material is not particularly limited, and may be, for example, a plate shape, a sheet shape, a film shape, a block shape, or a particle shape. The shape of the particulate hygroscopic material is not particularly limited, and may be, for example, a substantially spherical shape or a rod shape. Moreover, the magnitude | size of the moisture absorption material which concerns on this invention is not specifically limited, What is necessary is just to select suitably according to the structure of a humidity control apparatus.
(刺激応答性高分子の乾燥体)
本発明では、刺激応答性高分子の乾燥体を用いる。
(Dry product of stimulus-responsive polymer)
In the present invention, a dried product of stimulus-responsive polymer is used.
特に、刺激応答性高分子が架橋体である場合は、高分子が架橋されて形成された3次元の網目構造が、水、有機溶媒等の溶媒を吸収して膨潤した高分子ゲルを形成することが多い。かかる場合、本発明では、高分子ゲルの乾燥体を吸湿材として用いる。ここで、高分子ゲルの乾燥体とは、高分子ゲルを乾燥することによって溶媒を除去したものをいう。なお、本発明において、高分子ゲルの乾燥体は、高分子ゲルから溶媒が完全に除去されている必要はなく、空気中の水分を吸収することができれば、溶媒または水を含んでいてもよい。したがって、上記高分子ゲルの乾燥体の含水率は、該乾燥体が空気中の水分を吸収することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、40重量%以下であることがより好ましい。なお、ここで含水率とは、高分子ゲルの乾燥重量に対する水分の割合をいう。 In particular, when the stimulus-responsive polymer is a crosslinked body, a three-dimensional network structure formed by crosslinking the polymer forms a swollen polymer gel by absorbing a solvent such as water or an organic solvent. There are many cases. In such a case, in the present invention, a dried polymer gel is used as the hygroscopic material. Here, the dried polymer gel refers to a polymer gel from which the solvent has been removed by drying. In the present invention, the dried polymer gel does not need to have the solvent completely removed from the polymer gel, and may contain a solvent or water as long as it can absorb moisture in the air. . Accordingly, the moisture content of the dried polymer gel is not particularly limited as long as the dried body can absorb moisture in the air. For example, it is more preferably 40% by weight or less. . Here, the moisture content refers to the ratio of moisture to the dry weight of the polymer gel.
(刺激応答性高分子)
刺激応答性高分子とは、外部刺激に応答して、その性質を可逆的に変化させる高分子をいう。本発明においては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いる。
(Stimulus responsive polymer)
A stimulus-responsive polymer refers to a polymer that reversibly changes its properties in response to an external stimulus. In the present invention, a stimulus-responsive polymer whose affinity with water is reversibly changed between hydrophilic and hydrophobic in response to an external stimulus is used.
上記外部刺激としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱、光、電場、pH(水素イオン指数)等を挙げることができる。 Although it does not specifically limit as said external stimulus, For example, a heat | fever, light, an electric field, pH (hydrogen ion index) etc. can be mentioned.
また、外部刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化するとは、外部刺激に応答して、その外部刺激に晒された高分子が、親水性と疎水性との間で可逆的に変化することをいう。 In addition, the affinity for water reversibly changes in response to external stimuli. In response to external stimuli, the polymer exposed to the external stimuli is reversible between hydrophilic and hydrophobic. It means to change to.
中でも、熱に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子、すなわち、温度応答性高分子(熱応答性高分子)は、簡易な加熱装置を用いて温度を変化させることにより、空気中の水分の吸収と吸収した水分の放出を可逆的に行えることから、調湿装置に特に好適に用いることができる。 Among these, stimuli-responsive polymers whose affinity with water reversibly changes in response to heat, that is, temperature-responsive polymers (thermo-responsive polymers) change temperature using a simple heating device. By doing so, absorption of moisture in the air and release of the absorbed moisture can be performed reversibly, so that it can be used particularly suitably for a humidity control apparatus.
かかる温度応答性高分子は、下限臨界溶液温度(LCST(Lower Critical Solution Temperature))を持つ高分子であれば特に限定されるものではない。LCSTを持つ高分子は低温では親水性であるが、LCST以上の温度になると疎水性になる。なお、LCSTとは、高分子を水に溶解したときに、低温では親水性で水に溶解するが、ある温度以上になると疎水性となって不溶化する場合の、その境となる温度をいう。 Such temperature-responsive polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having a lower critical solution temperature (LCST). Polymers with LCST are hydrophilic at low temperatures, but become hydrophobic at temperatures above LCST. LCST refers to a temperature at the boundary when a polymer is dissolved in water and becomes hydrophilic at low temperatures and dissolves in water, but becomes hydrophobic and insolubilized at a certain temperature or higher.
上記温度応答性高分子としては、より具体的には、例えば、ポリ(N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−ノルマルプロピル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−メチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−エチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−ノルマルブチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−イソブチル(メタ)アクリルアミド)、ポリ(N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド)等のポリ(N−アルキル(メタ)アクリルアミド);ポリ(N−ビニルイソプロピルアミド)、ポリ(N−ビニルノルマルプロピルアミド)、ポリ(N−ビニルノルマルブチルアミド)、ポリ(N−ビニルイソブチルアミド)、ポリ(N−ビニル−t−ブチルアミド)等のポリ(N−ビニルアルキルアミド);ポリ(N−ビニルピロリドン);ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−イソプロピル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−ノルマルプロピル−2−オキサゾリン)等のポリ(2−アルキル−2−オキサゾリン);ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル等のポリビニルアルキルエーテル;ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体;ポリ(オキシエチレンビニルエーテル);メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体等、およびこれらの高分子化合物の共重合体を挙げることができる。 More specifically, examples of the temperature-responsive polymer include poly (N-isopropyl (meth) acrylamide), poly (N-normalpropyl (meth) acrylamide), and poly (N-methyl (meth) acrylamide). Poly (N-ethyl (meth) acrylamide), poly (N-normal butyl (meth) acrylamide), poly (N-isobutyl (meth) acrylamide), poly (Nt-butyl (meth) acrylamide), etc. (N-alkyl (meth) acrylamide); poly (N-vinylisopropylamide), poly (N-vinylnormalpropylamide), poly (N-vinylnormalbutyramide), poly (N-vinylisobutyramide), poly ( Poly (N-vinylalkylamide) such as N-vinyl-t-butylamide); poly (N-vinylamide); Nylpyrrolidone); poly (2-alkyl-2-oxazoline) such as poly (2-ethyl-2-oxazoline), poly (2-isopropyl-2-oxazoline), poly (2-normalpropyl-2-oxazoline); Polyvinyl alkyl ethers such as polyvinyl methyl ether and polyvinyl ethyl ether; copolymers of polyethylene oxide and polypropylene oxide; poly (oxyethylene vinyl ether); cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and the like; Mention may be made of copolymers of polymer compounds.
また、温度応答性高分子は、これらの高分子化合物の架橋体であってもよい。温度応答性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体としては、例えば、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ノルマルプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−ノルマルブチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブチル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド;N−ビニルイソプロピルアミド、N−ビニルノルマルプロピルアミド、N−ビニルノルマルブチルアミド、N−ビニルイソブチルアミド、N−ビニル−t−ブチルアミド等のN−ビニルアルキルアミド;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルアルキルエーテル;エチレンオキサイドとプロピレンオキサイド;2−エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロピル−2−オキサゾリン、2−ノルマルプロピル−2−オキサゾリン等の2−アルキル−2−オキサゾリン等のモノマーまたはこれらのモノマーの2種類以上を、架橋剤の存在下で重合して得られる高分子化合物を挙げることができる。 The temperature-responsive polymer may be a crosslinked product of these polymer compounds. When the temperature-responsive polymer is a crosslinked product, examples of the crosslinked product include N-isopropyl (meth) acrylamide, N-normalpropyl (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, and N-ethyl (meta). ) N-alkyl (meth) acrylamides such as acrylamide, N-normal butyl (meth) acrylamide, N-isobutyl (meth) acrylamide, Nt-butyl (meth) acrylamide; N-vinylisopropylamide, N-vinyl normal propyl N-vinyl alkylamides such as amide, N-vinyl normal butyramide, N-vinyl isobutyramide, N-vinyl-t-butylamide; vinyl alkyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl ethyl ether; ethylene oxide and propylene oxide Existence of a monomer such as 2-ethyl-2-oxazoline, 2-isopropyl-2-oxazoline, 2-normalpropyl-2-oxazoline and the like, or two or more of these monomers in the presence of a crosslinking agent Examples thereof include polymer compounds obtained by polymerization under the following conditions.
上記架橋剤としては、従来公知のものを適宜選択して用いればよいが、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリレンジイソシアネート、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の重合性官能基を有する架橋性モノマー;グルタールアルデヒド;多価アルコール;多価アミン;多価カルボン酸;カルシウムイオン、亜鉛イオン等の金属イオン等を好適に用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いてもよく、また2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the crosslinking agent, conventionally known crosslinking agents may be appropriately selected and used. For example, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, Crosslinkable monomer having polymerizable functional group such as diisocyanate, divinylbenzene, polyethylene glycol di (meth) acrylate; glutaraldehyde; polyhydric alcohol; polyvalent amine; polyvalent carboxylic acid; metal such as calcium ion and zinc ion Ions or the like can be preferably used. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
あるいは、温度応答性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体は、架橋されていない温度応答性高分子、例えば上記で例示した温度応答性高分子を、上記架橋剤と反応させて網目構造を形成させることによって得られた架橋体であってもよい。 Alternatively, when the temperature-responsive polymer is a crosslinked body, the crosslinked body has a network structure by reacting a non-crosslinked temperature-responsive polymer, for example, the temperature-responsive polymer exemplified above with the crosslinking agent. The crosslinked body obtained by forming may be sufficient.
また、光に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、アゾベンゼン誘導体、スピロピラン誘導体等の、光により親水性または極性が変化する高分子化合物、それらと温度応答性高分子およびpH応答性高分子化合物の少なくともいずれかとの共重合体、上記光応答性高分子の架橋体、または、上記共重合体の架橋体を挙げることができる。 Examples of stimuli-responsive polymers whose affinity for water reversibly changes in response to light include polymer compounds whose hydrophilicity or polarity changes with light, such as azobenzene derivatives and spiropyran derivatives, and their temperature. Examples thereof include a copolymer with at least one of a responsive polymer and a pH responsive polymer compound, a crosslinked product of the photoresponsive polymer, or a crosslinked product of the copolymer.
また、電場に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の解離基を有する高分子化合物、カルボキシル基含有高分子化合物とアミノ基含有高分子化合物との複合体のような静電相互作用や水素結合などによって複合体を形成した高分子化合物、または、これらの架橋体を挙げることができる。 In addition, as a stimulus-responsive polymer whose affinity with water reversibly changes in response to an electric field, a polymer compound having a dissociation group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or an amino group, carboxyl Examples thereof include a polymer compound in which a complex is formed by electrostatic interaction or hydrogen bonding, such as a complex of a group-containing polymer compound and an amino group-containing polymer compound, or a crosslinked product thereof.
また、pHに応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の解離基を有する高分子化合物、カルボキシル基含有高分子化合物とアミノ基含有高分子化合物との複合体のような静電相互作用や水素結合などによって複合体を形成した高分子化合物、または、これらの架橋体を挙げることができる。 In addition, as a stimulus-responsive polymer whose affinity with water reversibly changes in response to pH, a polymer compound having a dissociation group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or an amino group, carboxyl Examples thereof include a polymer compound in which a complex is formed by electrostatic interaction or hydrogen bonding, such as a complex of a group-containing polymer compound and an amino group-containing polymer compound, or a crosslinked product thereof.
また、刺激応答性高分子は、上述した刺激応答性高分子の誘導体であってもよいし、他のモノマーとの共重合体であってもよい。なお、上記の他のモノマーは、特に限定されるものではなく、どのようなモノマーであってもよい。例えば、(メタ)アクリル酸、アリルアミン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等のモノマーを好適に用いることができる。 In addition, the stimulus-responsive polymer may be a derivative of the above-described stimulus-responsive polymer or a copolymer with another monomer. The other monomer is not particularly limited and may be any monomer. For example, (meth) acrylic acid, allylamine, vinyl acetate, (meth) acrylamide, N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl methacrylate, alkyl (meth) acrylate, maleic acid, vinyl sulfonic acid, vinyl benzene Monomers such as sulfonic acid, acrylamide alkyl sulfonic acid, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and (meth) acrylonitrile can be suitably used.
あるいは、刺激応答性高分子は、他の架橋された高分子又は架橋されていない高分子と、相互浸入高分子網目構造またはセミ相互浸入高分子網目構造を形成してなる高分子であってもよい。 Alternatively, the stimulus-responsive polymer may be a polymer formed by forming an interpenetrating polymer network structure or a semi-interpenetrating polymer network structure with another crosslinked polymer or an uncrosslinked polymer. Good.
上記刺激応答性高分子の分子量は特に限定されるものではないが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により決定された数平均分子量が3000以上であることが好ましい。 The molecular weight of the stimuli-responsive polymer is not particularly limited, but the number average molecular weight determined by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 3000 or more.
((セミ)相互浸入高分子)
中でも、本発明では、刺激応答性高分子は、上述した刺激応答性高分子と、親水性高分子とが、相互浸入高分子網目構造またはセミ相互浸入高分子網目構造を形成してなる(セミ)相互浸入高分子であることがより好ましい。かかる(セミ)相互浸入高分子は、外部刺激に応答して、水分を吸収する状態と、吸収した水分を放出する状態との間で変化するという刺激応答性高分子の機能を備えるとともに、高い吸湿能力を併せ持つため、吸湿材として非常に好適である。なお、本明細書において、(セミ)相互浸入高分子とは、相互浸入高分子及び/又はセミ相互浸入高分子をいう。
((Semi-) interpenetrating polymer)
Among them, in the present invention, the stimulus-responsive polymer is formed by the above-described stimulus-responsive polymer and the hydrophilic polymer forming an interpenetrating polymer network structure or a semi-interpenetrating polymer network structure (semi It is more preferable that the polymer is an interpenetrating polymer. Such a (semi) interpenetrating polymer has a function of a stimulus-responsive polymer that changes between a state of absorbing moisture and a state of releasing absorbed moisture in response to an external stimulus, and is high Since it also has a hygroscopic ability, it is very suitable as a hygroscopic material. In the present specification, the (semi) interpenetrating polymer means an interpenetrating polymer and / or a semiinterpenetrating polymer.
ここで、相互浸入高分子網目構造とは、異なる種類の高分子が、いずれも架橋高分子であり、それぞれの高分子の架橋網目が化学的に結合することなく独立に存在する状態で相互に絡み合った構造をいう。また、セミ相互浸入高分子網目構造とは、異なる種類の高分子の一方が架橋高分子であり、他方が直鎖状高分子であり、それぞれの高分子が化学的に結合することなく、独立に存在する状態で相互に絡み合った構造をいう。 Here, the interpenetrating polymer network structure means that different types of polymers are all cross-linked polymers, and the cross-linked networks of the respective polymers exist independently without being chemically bonded to each other. An intertwined structure. In addition, the semi-interpenetrating polymer network structure means that one of different types of polymers is a crosslinked polymer and the other is a linear polymer, and each polymer is independently bonded without being chemically bonded. It is a structure that is intertwined with each other.
前者の場合は、前記刺激応答性高分子と親水性高分子とは、いずれも架橋網目を有する架橋高分子であり、前記刺激応答性高分子の架橋網目と、親水性高分子の架橋網目とが、化学的に結合することなく相互に絡み合った構造、すなわち、相互浸入高分子網目構造を形成している。 In the former case, the stimulus-responsive polymer and the hydrophilic polymer are both crosslinked polymers having a crosslinked network, and the crosslinked network of the stimuli-responsive polymer, the crosslinked network of the hydrophilic polymer, However, they form an intertwined structure without chemically bonding, that is, an interpenetrating polymer network structure.
後者の場合は、前記刺激応答性高分子および前記親水性高分子の何れかが、架橋網目を有する架橋高分子であり、他方は直鎖状高分子であり、前記刺激応答性高分子と、親水性高分子とが、化学的に結合することなく相互に絡み合った構造、すなわち、セミ相互浸入高分子網目構造を形成している。 In the latter case, either the stimulus-responsive polymer or the hydrophilic polymer is a crosslinked polymer having a crosslinked network, the other is a linear polymer, and the stimulus-responsive polymer, The hydrophilic polymer forms a structure entangled with each other without chemically bonding, that is, a semi-interpenetrating polymer network structure.
上記親水性高分子としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の親水性基を側鎖または主鎖に有する高分子を挙げることができる。上記親水性高分子のより具体的な一例としては、例えば、アルギン酸、ヒアルロン酸等の多糖類;キトサン;カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニルベンゼンスルホン酸、ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、これらと(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アルキルエステル等との共重合体、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体、ポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸との複合体、ポリ(メタ)アクリロニトリル、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ−N,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ポリ−2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ−アルキル(メタ)アクリレート、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリロニトリルおよび上記ポリマーの共重合体等を挙げることができる。 As said hydrophilic polymer, the polymer which has hydrophilic groups, such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, an amino group, in a side chain or a principal chain can be mentioned, for example. More specific examples of the hydrophilic polymer include, for example, polysaccharides such as alginic acid and hyaluronic acid; chitosan; cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, and hydroxyethylcellulose; poly (meth) acrylic acid and polymaleic acid. , Polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl benzene sulfonic acid, polyacrylamide alkyl sulfonic acid, polydimethylaminopropyl (meth) acrylamide, co-use of these with (meth) acrylamide, hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester, etc. Polymer, composite of polydimethylaminopropyl (meth) acrylamide and polyvinyl alcohol, composite of polyvinyl alcohol and poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylic Nitrile, polyallylamine, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly (meth) acrylamide, poly-N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, poly-2-hydroxyethyl methacrylate, poly-alkyl (meth) acrylate, poly Examples thereof include dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, poly (meth) acrylonitrile, and copolymers of the above polymers.
また、親水性高分子が架橋体であってもよい。親水性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、アリルアミン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等のモノマーを、架橋剤の存在下で重合して得られる高分子を挙げることができる。 The hydrophilic polymer may be a crosslinked body. When the hydrophilic polymer is a crosslinked product, examples of the crosslinked product include (meth) acrylic acid, allylamine, vinyl acetate, (meth) acrylamide, N, N′-dimethyl (meth) acrylamide, and 2-hydroxyethyl. Polymerization of monomers such as methacrylate, alkyl (meth) acrylate, maleic acid, vinyl sulfonic acid, vinyl benzene sulfonic acid, acrylamide alkyl sulfonic acid, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and (meth) acrylonitrile in the presence of a crosslinking agent Can be mentioned.
上記架橋剤としては、従来公知のものを適宜選択して用いればよいが、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリレンジイソシアネート、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の重合性官能基を有する架橋性モノマー;グルタールアルデヒド;多価アルコール;多価アミン;多価カルボン酸;カルシウムイオン、亜鉛イオン等の金属イオン等を好適に用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いてもよく、また2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As the crosslinking agent, conventionally known crosslinking agents may be appropriately selected and used. For example, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, Crosslinkable monomer having polymerizable functional group such as diisocyanate, divinylbenzene, polyethylene glycol di (meth) acrylate; glutaraldehyde; polyhydric alcohol; polyvalent amine; polyvalent carboxylic acid; metal such as calcium ion and zinc ion Ions or the like can be preferably used. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
あるいは、温度応答性高分子が架橋物である場合、かかる架橋物は、架橋されていない上記親水性高分子、例えば、上記モノマーを重合して得られた高分子、または、アルギン酸、ヒアルロン酸等の多糖類;キトサン;カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体を、上記架橋剤と反応させて網目構造を形成させることによって得られた架橋体であってもよい。 Alternatively, when the temperature-responsive polymer is a cross-linked product, the cross-linked product is a non-crosslinked hydrophilic polymer, for example, a polymer obtained by polymerizing the monomer, or alginic acid, hyaluronic acid, etc. A cross-linked product obtained by reacting a cellulose derivative such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and the like with the above cross-linking agent to form a network structure.
上記親水性高分子の分子量も特に限定されるものではないが、GPCにより決定された数平均分子量が3000以上であることが好ましい。 The molecular weight of the hydrophilic polymer is not particularly limited, but the number average molecular weight determined by GPC is preferably 3000 or more.
〔まとめ〕
本発明の態様1にかかる調湿装置1は、所定の外部刺激に応答して親水性と疎水性とに可逆的に変化する刺激応答性高分子を含んだ吸湿材を有する吸湿部42a,42b,42c,42dと、前記吸湿材を親水性から疎水性に切り替えるための外部刺激を付与する刺激付与部(加熱部22,刺激付与部45)と、前記吸湿材が疎水性に切り替わることにより前記吸湿材から放出された水を蒸発させるための熱量を付与する加熱部22とを備えていることを特徴としている。
[Summary]
The
上記の構成によれば、吸湿材に所定の外部刺激を付与することで吸湿材を疎水性に切り替えて吸湿材に吸湿された水分を放出させ、吸湿材から放出された水を加熱して蒸発させることで吸湿材を乾燥状態に再生することができる。このように、吸湿材から放出された水分を蒸発させる場合、従来のようにゼオライト等の吸湿材に吸着されている水分を蒸発させる場合よりも少ない熱量で水を蒸発させることができる。これにより、吸湿材の再生処理に要するエネルギ消費量を低減させることができる。 According to the above configuration, by applying a predetermined external stimulus to the hygroscopic material, the hygroscopic material is switched to hydrophobic to release moisture absorbed by the hygroscopic material, and the water released from the hygroscopic material is heated and evaporated. By doing so, the hygroscopic material can be regenerated to a dry state. Thus, when the water released from the hygroscopic material is evaporated, the water can be evaporated with a smaller amount of heat than when the water adsorbed on the hygroscopic material such as zeolite is evaporated as in the prior art. Thereby, the energy consumption required for the regeneration process of a hygroscopic material can be reduced.
本発明の態様2にかかる調湿装置1は、上記態様1において、前記加熱部22が付与した熱により蒸発した水蒸気を含む空気を冷却し、当該空気中に含まれる水蒸気を結露させて当該空気と分離させる冷却部24を備えている構成である。
The
上記の構成によれば、吸湿材から放出および蒸発させた水分を容易に回収することができる。 According to said structure, the water | moisture content discharge | released and evaporated from the hygroscopic material can be collect | recovered easily.
本発明の態様3にかかる調湿装置1は、上記態様1または2において、親水性状態の前記吸湿材に空気中の水分を吸湿させる第1処理部(第1空気路10)と、前記吸湿材に吸湿された水分を前記刺激付与部(加熱部22,刺激付与部45)および前記加熱部22により排出させて前記吸湿材を乾燥状態に再生する第2処理部(第2空気路20)と、前記吸湿材が前記第1処理部(第1空気路10)に配置される第1状態と前記第2処理部(第2空気路20)に配置される第2状態とに切り替える切替部(モータ44)とを備え、前記吸湿部42a,42bを複数備えており、前記切替部(モータ44)は、複数の前記吸湿部42a,42bのうちのいずれかの吸湿部(42a,42bの一方)が前記第1処理部(第1空気路10)に配置され、他のいずれかの吸湿部(42a,42bの他方)が前記第2処理部(第2空気路20)に配置されるように、前記各吸湿部42a,42bの位置を切り替える構成である。
The
上記の構成によれば、吸湿材を第1処理部(第1空気路10)に配置することで第1処理部(第1空気路10)内の空気中の水分を吸湿材に吸湿させて前記空気の調湿を行うとともに、吸湿した吸湿材を第2処理部(第2空気路20)に配置することで吸湿材に吸湿された水分を放出・蒸発させて吸湿材を乾燥状態に再生することができる。これにより、空気の調湿と吸湿材の再生とを繰り返し行うことができる。また、第1処理部(第1空気路10)において空気を調湿する処理と、第2処理部(第2空気路20)において吸湿材を再生する処理とを並行して行うことができる。 According to said structure, a moisture absorber is made to absorb moisture in the air in a 1st process part (1st air path 10) by arrange | positioning a hygroscopic material in a 1st process part (1st air path 10). In addition to adjusting the humidity of the air, placing the hygroscopic material that has absorbed moisture in the second processing unit (second air passage 20) releases and evaporates the moisture absorbed by the hygroscopic material and regenerates the hygroscopic material into a dry state. can do. Thereby, humidity control of air and regeneration of a hygroscopic material can be performed repeatedly. Moreover, the process which adjusts humidity in a 1st process part (1st air path 10), and the process which reproduces | regenerates a hygroscopic material in a 2nd process part (2nd air path 20) can be performed in parallel.
本発明の態様4にかかる調湿装置1は、上記態様1または2において、親水性状態の前記吸湿材に空気中の水分を吸湿させる第1処理部(第1空気路10)と、前記吸湿材に吸湿された水分を前記刺激付与部(加熱部22,刺激付与部45)および前記加熱部22により排出させて前記吸湿材を乾燥状態に再生する第2処理部(第2空気路20)と、前記吸湿材が前記第1処理部(第1空気路10)に配置される第1状態と前記第2処理部(第2空気路20)に配置される第2状態とに切り替える切替部(モータ44)とを備え、前記切替部(モータ44)は、前記吸湿部42cの一部が前記第1処理部(第1空気路10)に配置され、他の一部が前記第2処理部(第2空気路20)に配置されるように、前記吸湿部42cの前記第1処理部(第1空気路10)および前記第2処理部(第2空気路20)に対する相対位置を変化させる構成である。
The
上記の構成によれば、吸湿材を第1処理部(第1空気路10)に配置することで第1処理部(第1空気路10)内の空気中の水分を吸湿材に吸湿させて前記空気の調湿を行うとともに、吸湿した吸湿材を第2処理部(第2空気路20)に配置することで吸湿材に吸湿された水分を放出・蒸発させて吸湿材を乾燥状態に再生することができる。これにより、空気の調湿と吸湿材の再生とを繰り返し行うことができる。また、第1処理部(第1空気路10)において空気を調湿する処理と、第2処理部(第2空気路20)において吸湿材を再生する処理とを並行して行うことができる。 According to said structure, a moisture absorber is made to absorb moisture in the air in a 1st process part (1st air path 10) by arrange | positioning a hygroscopic material in a 1st process part (1st air path 10). In addition to adjusting the humidity of the air, placing the hygroscopic material that has absorbed moisture in the second processing unit (second air passage 20) releases and evaporates the moisture absorbed by the hygroscopic material and regenerates the hygroscopic material into a dry state. can do. Thereby, humidity control of air and regeneration of a hygroscopic material can be performed repeatedly. Moreover, the process which adjusts humidity in a 1st process part (1st air path 10), and the process which reproduces | regenerates a hygroscopic material in a 2nd process part (2nd air path 20) can be performed in parallel.
本発明の態様5にかかる調湿装置1は、上記態様1から4のいずれかにおいて、前記外部刺激は熱であり、前記刺激付与部(加熱部22)および前記加熱部22が共通の加熱装置である構成である。
The
上記の構成によれば、刺激付与部45と加熱部22とを別々に備える場合に比べて、調湿装置1の構成を簡略化し、調湿装置1の製造コストを削減することができる。
According to said structure, compared with the case where the
本発明の態様6にかかる調湿装置1は、上記態様1から4のいずれかにおいて、前記外部刺激は熱、光、電場、または水素イオン指数(pH)の変化である構成である。
The
上記の構成によれば、所定の熱、光、電場、または水素イオン指数の変化を付与することにより、吸湿材を疎水性に切り替えて吸湿材に吸湿された水分を放出させることができる。 According to the above configuration, by applying a predetermined change in heat, light, electric field, or hydrogen ion index, it is possible to switch the hygroscopic material to hydrophobic and release moisture absorbed by the hygroscopic material.
本発明の態様7にかかる調湿装置1は、上記態様1から6のいずれかにおいて、前記加熱部22は、40℃以上70℃以下の範囲内に設定される所定温度に加熱した空気を前記吸湿部42a,42b,42c,42dに供給することにより、前記吸湿材から放出された水を蒸発させる構成である。
The
前記吸湿材を疎水性に切り替えることで前記吸湿材から放出される水は、従来のゼオライト等の吸湿材に吸着された水のようにシラノール結合等によって結合していない。このため、40℃以上70℃以下の温度範囲に設定される所定温度の空気を前記吸湿部42a,42b,42c,42dに供給することにより、当該吸湿部42a,42b,42c,42dに備えられている前記吸湿材から放出された水を容易に蒸発させることができる。
The water released from the hygroscopic material by switching the hygroscopic material to hydrophobic is not bound by silanol bonds or the like, unlike the water adsorbed by the conventional hygroscopic material such as zeolite. For this reason, by supplying air having a predetermined temperature set in a temperature range of 40 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、吸湿材を用いて空気の湿度を調整する調湿装置に適用できる。 The present invention can be applied to a humidity control apparatus that adjusts the humidity of air using a hygroscopic material.
1 調湿装置
10 第1空気路(第1処理部)
11 吸気部
12 ファン
13 排気部
20 第2空気路(第2処理部)
21 吸気部
22 加熱部(刺激付与部、加熱装置)
22a ヒータ
23 ファン
24 冷却部
25 排水部
26 排気部
30 冷却空気路
31 吸気部
32 ファン
33 排気部
40,40b,40c 吸湿ユニット
41 支持部
42a,42b,42c,42d 吸湿部
43 回転軸
44 モータ(切替部)
45 刺激付与部
50 排水槽
DESCRIPTION OF
11
21
45
Claims (4)
前記吸湿材を親水性から疎水性に切り替えるための外部刺激を付与する刺激付与部と、
前記吸湿材が疎水性に切り替わることにより前記吸湿材から放出された水を蒸発させるための熱量を付与する加熱部と、
前記加熱部が付与した熱により蒸発した水蒸気を含む空気を冷却し、当該空気中に含まれる水蒸気を結露させて当該空気と分離させる冷却部とを備えていることを特徴とする調湿装置。 A stimulus-responsive polymer that reversibly changes between hydrophilic and hydrophobic in response to a predetermined external stimulus and a hydrophilic polymer form an interpenetrating polymer network or semi-interpenetrating polymer network A (semi) interpenetrating polymer comprising a hygroscopic material containing a (semi) interpenetrating polymer that reversibly changes between hydrophilic and hydrophobic in response to a predetermined external stimulus. When,
A stimulus applying unit for applying an external stimulus for switching the hygroscopic material from hydrophilic to hydrophobic;
A heating unit for applying a heat quantity for evaporating water released from the hygroscopic material by switching the hygroscopic material to hydrophobic ;
A humidity control apparatus comprising: a cooling unit that cools air containing water vapor evaporated by heat applied by the heating unit, and that condenses water vapor contained in the air to separate it from the air .
前記吸湿材に吸湿された水分を前記刺激付与部および前記加熱部により排出させて前記吸湿材を乾燥状態に再生する第2処理部と、
前記吸湿材が前記第1処理部に配置される第1状態と前記第2処理部に配置される第2状態とに切り替える切替部とを備え、
前記吸湿部を複数備えており、
前記切替部は、複数の前記吸湿部のうちのいずれかの吸湿部が前記第1処理部に配置され、他のいずれかの吸湿部が前記第2処理部に配置されるように、前記各吸湿部の位置を切り替えることを特徴とする請求項1に記載の調湿装置。 A first treatment unit that absorbs moisture in the air to the hygroscopic material in a hydrophilic state;
A second processing unit for discharging moisture absorbed by the hygroscopic material by the stimulus applying unit and the heating unit to regenerate the hygroscopic material in a dry state;
A switching unit that switches between a first state in which the hygroscopic material is disposed in the first processing unit and a second state in which the hygroscopic material is disposed in the second processing unit;
A plurality of the moisture absorption parts,
The switching unit is configured so that any one of the plurality of moisture absorbing units is disposed in the first processing unit, and any one of the other moisture absorbing units is disposed in the second processing unit. The humidity control apparatus according to claim 1 , wherein the position of the moisture absorption unit is switched.
前記吸湿材に吸湿された水分を前記刺激付与部および前記加熱部により排出させて前記吸湿材を乾燥状態に再生する第2処理部と、
前記吸湿材が前記第1処理部に配置される第1状態と前記第2処理部に配置される第2状態とに切り替える切替部とを備え、
前記切替部は、前記吸湿部の一部が前記第1処理部に配置され、他の一部が前記第2処理部に配置されるように、前記吸湿部の前記第1処理部および前記第2処理部に対する相対位置を変化させることを特徴とする請求項1に記載の調湿装置。 A first treatment unit that absorbs moisture in the air to the hygroscopic material in a hydrophilic state;
A second processing unit for discharging moisture absorbed by the hygroscopic material by the stimulus applying unit and the heating unit to regenerate the hygroscopic material in a dry state;
A switching unit that switches between a first state in which the hygroscopic material is disposed in the first processing unit and a second state in which the hygroscopic material is disposed in the second processing unit;
The switching unit includes the first processing unit and the first processing unit of the hygroscopic unit such that a part of the hygroscopic unit is disposed in the first processing unit and another part is disposed in the second processing unit. The humidity control apparatus according to claim 1 , wherein the relative position with respect to the two processing units is changed.
前記刺激付与部および前記加熱部が共通の加熱装置であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の調湿装置。 The external stimulus is heat;
The humidity control apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the stimulus applying section and the heating section are a common heating apparatus.
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