JP2018144027A - 調湿システム用液体吸湿材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることができる、イオン液体を含有する液体吸湿材料を提供する。【解決手段】 調湿システム用液体吸湿材料は、空気中に含まれる水分を液体吸湿材料により吸湿する吸湿部１１と、液体吸湿材料が吸湿した水分を空気中に放湿する放湿部１２と、放湿された水分を空気に放散させて加湿する加湿部１３と、を備える調湿システム１０に用いられる。この液体吸湿材料は、少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体であり、かつ、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を含有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることができる液体吸湿材料に関する。

従来から、空気中の水分を吸湿する材料（吸湿剤または乾燥剤）としては、固体のものだけでなく液体のものも知られている。代表的な液体吸湿材料としては、周期表第１族または第２族の塩の水溶液（例えば、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2 ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等の水溶液）が挙げられる。さらに、最近では、イオン液体を液体吸湿材料として用いることも提案されている。

イオン液体は、液体として存在する塩であり、一般的には、融点が１００℃以下または３００℃以下の塩がイオン液体と言われる。イオン液体の代表的な構成としては、有機カチオンおよび有機アニオン、もしくは、有機カチオンおよび無機アニオンの組合せが挙げられる。

イオン液体を液体吸湿材料として用いて空気を調湿するシステムとしては、例えば、特許文献１に開示される空気処理装置が挙げられる。この空気処理装置は、空気が通過する２つの流路と、空気をイオン液体（特許文献１では「イオン性流体」）に接触させる装置本体を備えている。装置本体は２つの容器を備えており、それぞれの容器にイオン液体が貯留されている。

この空気処理装置では、例えば、加湿運転では、一方の流路から室外の空気を取り込み、装置本体の一方の容器に貯留されるイオン液体に接触させることにより空気中の水分を捕捉する。水分が補足されて乾燥（除湿）した空気は室外に排出される。また、他方の流路から室外の空気を取り込み、装置本体の他方の容器に貯留されるイオン液体に接触する。このときイオン液体は水分を捕捉しているので、加熱されることによってイオン液体から空気に水分が放出される。これにより、空気が加湿されて室内に供給される。また、除湿運転では、室内の空気の水分をイオン液体で捕捉して室内に戻すとともに、捕捉した水分を室外からの空気に放出して室外に排出する。

特開２００６−１４２１２１号公報

特許文献１に開示される空気処理装置では、イオン液体を装置本体内の２つの容器に貯留し、これら容器に対して導入する空気を切り換えることで、加湿運転したり除湿運転したりしている。

しかしながら、この構成では、貯留したイオン液体に対して単に空気を接触させているだけに過ぎず、空気中の水分を効率的に除去したり空気へ水分を効率的に放散したりすることについては全く考慮されていない。また、特許文献１では、イオン液体を液体吸湿材料として用いることが可能であることを開示しているだけに過ぎず、空気を除湿およびは加湿する調湿システムにおいてイオン液体を液体吸湿材料として用いる場合に、イオン液体としてどのようなものを用いればよいかについても全く開示がない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることができる、イオン液体を含有する液体吸湿材料を提供することを目的とする。

本開示に係る調湿システム用液体吸湿材料は、前記の課題を解決するために、空気中に含まれる水分を液体吸湿材料により吸湿する吸湿部と、前記液体吸湿材料が吸湿した水分を空気中に放湿する放湿部と、放湿された水分を空気に放散させて加湿する加湿部と、を備える調湿システムに用いられ、少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体であり、かつ、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を含有する構成である。

前記構成によれば、液体吸湿材料が低温で液体であるイオン液体を含むので、低温環境でも良好に空気を除湿したり加湿したりすることができる。また、イオン液体の最大吸湿時における放湿速度が、非吸湿時における吸湿速度よりも大きい。そのため、含水率が高いときに液体吸湿材料から迅速に水分を放湿することができることになる。これにより、放湿部の大型化を回避または抑制できるとともに、放湿のために液体吸湿材料に加えるエネルギー量を小さくすることができるので、調湿システムにおける消費電力を低減することが可能になる。それゆえ、空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることが可能な液体吸湿材料を提供することができる。

本発明では、以上の構成により、空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることができる、イオン液体を含有する液体吸湿材料を提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る調湿システムの代表的な構成の一例を示す模式図である。 （Ａ）は、図１に示す調湿システムが備える吸湿部の構成の一例を示す模式図であり、（Ｂ）は、図１に示す調湿システムが備える放湿部の構成の一例を示す模式図である。 図１に示す調湿システムの他の構成例を示す模式図である。 図１に示す調湿システムのさらに他の構成例を示す模式図である。 図１に示す調湿システムのさらに他の構成例を示す模式図である。

本開示に係る調湿システム用液体吸湿材料は、空気中に含まれる水分を液体吸湿材料により吸湿する吸湿部と、前記液体吸湿材料が吸湿した水分を空気中に放湿する放湿部と、放湿された水分を空気に放散させて加湿する加湿部と、を備える調湿システムに用いられ、少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体であり、かつ、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を含有する構成である。

前記構成によれば、液体吸湿材料が低温で液体であるイオン液体を含むので、低温環境でも良好に空気を除湿したり加湿したりすることができる。また、イオン液体の最大吸湿時における放湿速度が、非吸湿時における吸湿速度よりも大きい。そのため、含水率が高いときに液体吸湿材料から迅速に水分を放湿することができることになる。これにより、放湿部の大型化を回避または抑制できるとともに、放湿のために液体吸湿材料に加えるエネルギー量を小さくすることができるので、調湿システムにおける消費電力を低減することが可能になる。それゆえ、空気を除湿および加湿する調湿システムに好適に用いることが可能な液体吸湿材料を提供することができる。

前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、予め設定される基準温度における吸湿速度および放湿速度が等しい含水率である等速含水率を有するとともに、当該等速含水率よりも含水率が大きい場合に、放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量よりも大きくなるものである構成であってもよい。

前記構成によれば、調湿システムにおける吸湿部および放湿部において、液体吸湿材料が水分の吸放湿に必要となる表面積を凡そ等しくすることができる。その結果、調湿システム全体としてバランスが取れることで、調湿システム全体の容積を低減することが可能となる。それゆえ、調湿システムをコンパクト化することが可能になる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、前記吸湿部および前記放湿部の少なくとも一方には、空気流動経路に空気を流しながら当該空気流動経路に前記液体吸湿材料を供給することにより、当該液体吸湿材料と空気とを接触させる空気接触部が設けられているものである構成であってもよい。

前記構成によれば、吸湿部または放湿部もしくはその双方が空気接触部を備えることにより、液体吸湿材料と空気とを効率的に接触させることができるので、良好な吸放湿が可能となる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、前記調湿システムは、前記放湿部から放湿された水分を凝縮する水凝縮部を備えるものであり、前記加湿部は、前記水凝縮部が凝縮した水分を用いて加湿するものである構成であってもよい。

前記構成によれば、調湿システムにおいて、放湿された水分を凝縮水とすることができるため、加湿用水分を外部から補充する必要がなく、また、余剰な水分を貯留することができる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、予め水を含有しており、当該水の含有量は、前記イオン液体および水の総量に対して１０重量％を超えている構成であってもよい。

前記構成によれば、イオン液体が引火性を有するものであっても、液体吸湿材料に予め水を含有させておくことで、液体吸湿材料の引火性を抑制したり引火性を無くしたりすることができる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、さらに難燃剤を含有する構成であってもよい。

前記構成によれば、イオン液体が引火性を有するものであっても、難燃剤を添加することで、液体吸湿材料の可燃性を抑制することができる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、前記イオン液体は、０℃〜５℃の範囲内での飽和含水率が２０重量％を超えるものである構成であってもよい。

前記構成によれば、調湿システムが加湿運転していないときに液体吸湿材料が周囲から吸湿して多くの水分を蓄積することができる。そのため、調湿システムが加湿運転を開始したときには、蓄積した水分を一挙に放出して迅速に加湿することが可能となる。

また、前記構成の調湿システム用液体吸湿材料においては、前記イオン液体は、周囲の相対湿度が３０〜９５％の範囲内にある状態で、１時間経過した後に、その含水率が１０重量％を超えるものである構成であってもよい。

前記構成によれば、調湿システムが加湿運転していないときに液体吸湿材料が周囲から吸湿して多くの水分を蓄積することができる。そのため、調湿システムが加湿運転を開始したときには、蓄積した水分を一挙に放出して迅速に加湿することが可能となる。

以下、本開示の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

まず、本開示に係る液体吸湿材料が用いられる調湿システムの代表的な構成例について、図１および図２（Ａ）、図２（Ｂ）を参照して具体的に説明する。

［調湿システムの構成例］
図１に示すように、本実施の形態に係る調湿システム１０は、吸湿部１１、放湿部１２、加湿部１３、循環供給部１４、および貯留部１５を備えており、吸湿部１１、放湿部１２、循環供給部１４、および貯留部１５は吸湿材料配管１６により接続されている。また加湿部１３は放湿部１２に対して加湿用配管１７を介して接続されている。吸湿材料配管１６には、液体吸湿材料が流通しており、この液体吸湿材料は、後述するように、少なくともイオン液体を含んでいる。

吸湿部１１は、空気中に含まれる水分を液体吸湿材料により吸湿する。放湿部１２は、液体吸湿材料が吸湿した水分を空気中に放出する。吸湿部１１および放湿部１２の具体的な構成は特に限定されないが、本開示においては、吸湿部１１および放湿部１２の少なくとも一方に空気接触部２０が設けられている構成である。図１に示す調湿システム１０では、吸湿部１１および放湿部１２のいずれにも空気接触部２０が設けられている。

空気接触部２０は、空気流動経路２１を備えており、この空気流動経路２１に空気を流しながら液体吸湿材料を供給することにより、この液体吸湿材料と空気とを接触させる。空気接触部２０が吸湿部１１に設けられている場合には、液体吸湿材料と空気とを接触させることにより、空気中の水分を液体吸湿材料が吸湿する。空気接触部２０が放湿部１２に設けられている場合には、液体吸湿材料と空気とを接触させることにより、液体吸湿材料に含まれる水分を空気に放湿する。なお、空気接触部２０のより具体的な構成例については後述する。

加湿部１３は、放湿部１２により液体吸湿材料から放湿された水分を空気に放散させて加湿する。本実施の形態では、吸湿部１１は、例えば外気から水分を液体吸湿材料に吸湿させて放湿部１２に放湿させる。放湿部１２において空気流動経路２１内に流動する空気に放湿された水分は、例えば加湿用配管１７を介して加湿部１３に供給されるので、加湿部１３は、供給された水分を例えば室内空気を加湿するために放散する。それゆえ、吸湿部１１および放湿部１２は、外気から水分を回収する「水分回収部」として機能し、加湿部１３は、「水分回収部」により回収された水分を利用して室内空気を加湿することになる。

放湿部１２とは別に加湿部１３を備えることにより、「水分回収部」で回収した水分を効率的に加湿に用いることができるとともに、加湿のために外部から水分を供給する必要がなくなるので、加湿に関してメンテナンスフリーまたはそれに準ずる状況を実現することが可能となる。また、加湿部１３は、必要に応じて室内の湿度を測定する湿度計を備えており、湿度に応じて加湿を制御するように構成されてもよい。これにより、室内の湿度に応じて好適な加湿が可能となる。

循環供給部１４は、液体吸湿材料を循環させて空気接触部２０に供給する。貯留部１５は、液体吸湿材料を貯留する。図１に示すように、吸湿材料配管１６は、吸湿部１１および放湿部１２を相互に接続されているので、液体吸湿材料は、循環供給部１４により吸湿材料配管１６を介して吸湿部１１および放湿部１２を循環するように流通可能となっている。なお、本実施の形態では、吸湿材料配管１６のうち、吸湿部１１から放湿部１２に向かって液体吸湿材料が流れる部分を、説明の便宜上「第一配管１６ａ」と称し、放湿部１２から吸湿部１１に向かって液体吸湿材料が流れる部分を、説明の便宜上「第二配管１６ｂ」と称する。

ここで、図１に示す模式的な構成では、循環供給部１４および貯留部１５は、第二配管１６ｂに設けられており、放湿部１２から、貯留部１５および循環供給部１４を介して吸湿部１１に液体吸湿材料が流れるようになっているが、この構成は便宜的なものであり、本開示は図１に示す構成に限定されない。例えば、循環供給部１４は、第一配管１６ａに設けられてもよいし、第一配管１６ａおよび第二配管１６ｂの双方に設けられてもよいし、第一配管１６ａまたは第二配管１６ｂに限定されず吸湿材料配管１６のいずれかの箇所に複数の循環供給部１４が設けられてもよい。

貯留部１５についても循環供給部１４と同様に図１に示す構成に限定されない。例えば、第二配管１６ｂではなく第一配管１６ａに貯留部１５が設けられてもよいし、吸湿材料配管１６のいずれかの箇所に複数の貯留部１５が設けられてもよい。また、貯留部１５は、他の構成に一体化されてもよい。例えば、吸湿部１１または放湿部１２の一部に液体吸湿材料を貯留する槽としての貯留部１５が設けられてもよい。

本開示に係る調湿システム１０においては、吸湿部１１、放湿部１２、加湿部１３、循環供給部１４、貯留部１５、吸湿材料配管１６、および加湿用配管１７のより具体的な構成は特に限定されず、公知の各種構成を好適に用いることができる。吸湿部１１および放湿部１２は、少なくとも空気接触部２０を備えていればよく、吸湿部１１または放湿部１２には、空気接触部２０以外の構成が設けられてもよいし、空気接触部２０のみで構成されてもよい。吸湿部１１または放湿部１２が、空気接触部２０のみで構成されているのであれば、調湿システム１０は、吸湿部１１となる「第一の空気接触部２０」と放湿部１２となる「第二の空気接触部２０」とを備えている、ということもできる。

空気接触部２０のより具体的な構成についても、吸湿部１１、放湿部１２、加湿部１３等と同様に特に限定されないが、代表的な構成として、例えば、図２（Ａ）または図２（Ｂ）に示すように、鉛直方向に沿って配置され、その上方から液体吸湿材料を流入させて下方から流出させる吸湿材料流動経路２２を備えている構成を挙げることができる。例えば、吸湿部１１であれば、図２（Ａ）に示すように、吸湿材料配管１６のうち第二配管１６ｂが上方に位置し、第一配管１６ａが下方に位置し、これらの間に鉛直方向に沿って吸湿材料流動経路２２が位置する構成を挙げることができる。

このとき、空気接触部２０が備える空気流動経路２１は、吸湿材料流動経路２２と同じく鉛直方向に沿って配置されてもよいが、図２（Ａ）に示すように、吸湿材料流動経路２２に交差するように設けられてもよい。図２（Ａ）に示す例では、空気流動経路２１は吸湿材料流動経路２２に対して直交するように設けられている。そのため、鉛直方向に流れる液体吸湿材料に対して水平方向から空気が流動することになる。これにより、液体吸湿材料と空気とを良好に接触させることができる。

図２（Ｂ）に例示する放湿部１２も、図２（Ａ）に例示する吸湿部１１と同様に、吸湿材料流動経路２２が鉛直方向に沿って配置され、空気流動経路２１が吸湿材料流動経路２２に交差するように（図２（Ｂ）では直交する方向に）配置されていればよい。放湿部１２では、液体吸湿材料に含まれる水分を放散させるので、上方には第一配管１６ａが位置し下方には第二配管１６ｂが位置する。なお、図２（Ａ）および図２（Ｂ）においては、吸湿材料流動経路２２における液体吸湿材料の流動方法を矢印ｃ０で図示している。その他の矢印については、後述する調湿システム１０の動作例において説明する。

また、図２（Ｂ）に示すように、吸湿材料流動経路２２の上流側には、加熱器２４が設けられてもよい。加熱器２４により吸湿した液体吸湿材料を加熱することにより、当該液体吸湿材料から水分をより放湿させやすくすることができる。加熱器２４の位置は特に限定されず、第一配管１６ａに設けられてもよいし、吸湿材料流動経路２２の上流側に設けられてもよいし、第一配管１６ａおよび吸湿材料流動経路２２の間に加熱領域を設け、この加熱領域に加熱器２４を配置してもよい。

空気流動経路２１または吸湿材料流動経路２２の具体的な構成は特に限定されず、空気または液体吸湿材料が流動可能であり、かつ、空気および液体吸湿材料が接触可能に構成されていればよい、特に、本実施の形態では、空気流動経路２１は、通常の管状部材であればよいが、吸湿材料流動経路２２は、流動する液体吸湿材料と空気との接触頻度を向上するために、空間充填立体２３そのもので構成されているか、あるいは、管状部材内に空間充填立体２３が充填されている構成であればよい。

空間充填立体２３の具体的な構成は特に限定されないが、代表的には、液体吸湿材料の流動方向に沿って中空の柱状体を充填した構成を挙げることができ、より具体的には、例えば、ハニカム構造体を挙げることができる。ハニカム構造体等の空間充填立体２３は、単なる管状部材に比較して非常に表面積が大きいため、吸湿材料流動経路２２を「高表面積部」として構成することができる。これにより、液体吸湿材料と空気とを高頻度で接触させることが可能になり、水分を効率的に吸放湿させることができる。

空間充填立体２３がハニカム構造体である場合、このハニカム構造体は、一般的には、中空の正六角柱を隙間なく並列させた構造体であればよい。しかしながら、ハニカム構造体の断面形状は必ずしも正六角形に限定されず、正六角形に準ずるような形状であってもよいし、通常「ハニカム状」と見なされる他の断面形状であってもよい。本実施の形態におけるハニカム構造体は、正六角形の断面形状を有する狭義のものに限定されず、類似の形状等を含む広義の物であってもよい。また、柱状体の断面は１種類に限定されず複数種類の断面の柱状体が充填される構成であってもよい。

空間充填立体２３がハニカム構造体等のように柱状体を充填する構成であれば、柱状体の長手方向（すなわち液体吸湿材料の流動方向）に交差（または直交）する方向には、空気を流通させて液体吸湿材料に空気を良好に接触させる構成が設けられていればよい。代表的には、例えば、ハニカム構造体の交差方向に空気が流通可能なスリット等の貫通孔が設けられている構成を挙げることができる。

また、空間充填立体２３が、柱状体を充填する構成ではなく多面体を充填する構成である場合には、多面体同士が隣接する壁面であって、液体吸湿材料の流動方向となる位置に液体吸湿材料が流動できる程度の貫通孔を形成しておけばよい。また、貫通孔の位置は、必ずしも流動方向に沿って連続するように設けている必要はなく、流動方向に対して隣接する貫通孔の位置を敢えてずらすように設けてもよい。これにより、液体吸湿材料の流れを曲折させて空気との接触頻度を向上させることが可能になる。

さらに、吸湿材料流動経路２２は、空間充填立体２３で充填されている構成に限定されず、流動する液体吸湿材料に空気を良好に接触させる「高表面積部」として機能するものであれば他の構成を採用することができる。例えば、吸湿材料流動経路２２の延伸方向（すなわち液体吸湿材料の流動方向）に沿って複数の線状体または棒状体を平行配置し、これら線状体または棒状体に液体吸湿材料を伝わせるように流通させるとともに、線状体または棒状体に交差（または直交）する方向に空気を流通させる構成を挙げることができる。

さらに、前記の線状体、棒状体、または板状体を、説明の便宜上、吸湿材料流動経路２２に平行配置される「平行配置部材」とすれば、これら平行配置部材の表面は平滑であってもよいが、その表面には凹凸形状、孔形状、または割れ目形状等の物理形状が形成されてもよい。平行配置部材の表面が、凹凸形状、孔形状、または割れ目形状等の物理形状を有することで、当該平行配置部材の表面積が増大する。これにより、液体吸湿材料と空気との接触が促進されるので、吸放湿の効率が向上する。

平行配置部材の表面に形成される前記物理形状の具体的な構成は特に限定されない。例えば、凹凸形状としては、線状体の線がうねる（曲がりくねる、波打つ）形状、同じく棒状体の棒がうねる形状、同じく板状体の板がうねる形状等が挙げられる。孔形状としては、平行配置部材の表面に複数の孔が形成された形状、平行配置部材そのものが多孔体で形成されている構成等が挙げられる。割れ目形状としては、線または棒の分岐、板状体の一部に形成された割れ目等が挙げられる。これら物理形状は、平行配置部材に対して１種類のみ形成されてもよいし、２種類以上が組み合わせられて形成されてもよい。

［液体吸湿材料］
次に、前述した調湿システム１０に好適に用いられる、本開示に係る液体吸湿材料について具体的に説明する。

本開示に係る液体吸湿材料は、少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体であり、かつ、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を含有するものであればよい。

イオン液体は、アニオンおよびカチオンからなる液体であり、例えば、融点が３００℃以下または１００℃以下のイオン性物質を指すと言われるが、使用条件で液体であれば、必ずしも融点については限定されない。本開示においては、調湿システム１０において吸湿材料として用いられるものであるため、当該調湿システム１０の使用条件に基づいて、少なくとも０℃〜５℃の温度範囲内で液体であるイオン性物質であればよい。本開示に係る液体吸湿材料が、この温度範囲で液体でないイオン液体を含有すると、特に冬季において、吸湿部１１が水分を吸湿したり放湿部１２が吸湿した水分を放湿したりすることができなくなり、調湿システム１０が良好に動作できなくなる。

０℃〜５℃の温度範囲を、便宜上「必要温度範囲」とすれば、本開示においてイオン液体が液体である温度範囲は、必要温度範囲を含んでいればよく、その上限および下限は特に限定されない。上限については、例えば、常温（２０℃±１５℃すなわち５℃〜３５℃）の範囲内もしくは常温を超える温度範囲であってもよい。常温を含む温度範囲でイオン液体が液体であれば、その温度においても調湿システム１０を良好に動作させることができる。また、下限については、例えば−２０℃以上を挙げることができる。−２０℃以上でイオン液体が液体であれば、ほとんどの寒冷地においても調湿システム１０を良好に動作させることができる。

なお、本開示においては、イオン液体は、必要温度範囲内で液体であれば、他の温度範囲で液体でなくてもよい。本開示における必要温度範囲は、冬季に想定される温度範囲であるので、必要温度範囲内で液体であるイオン液体は、ほとんどの場合、常温でも液体である。

ここで、本開示で用いられるイオン液体は、前記の通り「少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体である」という条件を満たすとともに、「最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きい」という条件を満たすものである。前者の「少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体である」という条件を、便宜上「基本条件」とすれば、後者の「最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きい」という条件を「第一条件」とすることができる。

本開示に係る液体吸湿材料が、基本条件および第一条件を満たすイオン液体を主成分として用いるものであれば、例えば、代表的な固体吸湿材料であるゼオライトに比べて十分に低い温度で放湿が可能になる。しかも、主成分であるイオン液体においては、吸湿速度と放湿速度とのバランスが放湿優位になるため、放湿時間を短縮することができる。これにより、調湿システム１０において放湿時の消費エネルギーを低減することが可能になる。

なお、第一条件におけるイオン液体の吸湿速度または放湿速度（まとめて吸放湿速度とする）は、当該イオン液体における単位面積当たりかつ単位時間当たりで吸放湿される水蒸気量として定義され、その単位はｇ／ｍ² ／分で表される。吸放湿速度の具体的な測定方法は特に限定されず、例えば、後述する実施例で説明するような方法を挙げることができる。

また、本開示で用いられるイオン液体は、前述した基本条件および第一条件に加えて、さらに「第二条件」として、「等速含水率よりも含水率が大きい場合に、放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量よりも大きくなる」条件を満たしていることが好ましい。なお、含水率（吸湿率または含水量）は、本実施の形態では、イオン液体の重量および水の重量の合計（イオン液体および水の総量）に対する水の重量の百分率（％）で定義される。含水率の具体的な測定方法は特に限定されず、重量（または質量）を基準とした公知の方法を用いればよい。また、等速含水率は、イオン液体において、予め設定される基準温度における吸湿速度および放湿速度が等しい含水率（吸湿率）として定義される。

本開示に係る液体吸湿材料が、基本条件および第一条件に加えて第二条件を満たすイオン液体を主成分としていれば、調湿システム１０において、この液体吸湿材料における吸放湿を等速含水率の近傍において実行させればよい。これにより、調湿システム１０における吸湿部１１および放湿部１２において、液体吸湿材料が水分の吸放湿に必要となる表面積（便宜上「吸放湿表面積」とする）を凡そ等しくすることができる。その結果、調湿システム１０全体としてバランスが取れることで、調湿システム１０全体の容積を低減することが可能となる。それゆえ、調湿システム１０をコンパクト化することが可能になる。

さらに、本開示に係る液体吸湿材料は、前述した基本条件、第一条件および第二条件に加えて、さらに「第三条件」として、含水率によりその粘度が低下する条件を満たしていることがより好ましい。つまり、イオン液体の含水率が低ければ、当該イオン液体の粘度が高くなり含水率が高ければ粘度が低くなるものであればよい。

イオン液体が低含水率で高粘度であれば、吸湿部１１では、粘度の高い液体吸湿材料を供給することができる。これにより、吸湿対象である空気と液体吸湿材料との接触時間を良好に確保することができる。また、イオン液体が高含水率で低粘度であれば、放湿部１２では、含水率の低下により粘度が上昇することになるので、液体吸湿材料に含まれる水分を十分空気に放散する接触時間を確保することができる。なお、イオン液体の具体的な粘度については特に限定されず、適度な流動性を実現できる範囲内であればよい。

特に、本開示に係る液体吸湿材料が、第一条件だけでなく第二条件および第三条件を満たす場合、調湿システム１０のコンパクト化をより一層向上することが可能になる。

一般に、吸湿材料においては、放湿時の消費エネルギーを低減するためには、放湿速度が概ね最大となる飽和含水率近傍で吸放湿させればよい。しかしながら、飽和含水率近傍では、吸湿材料の吸湿速度は遅くなってしまう。そこで、調湿システム１０に求められる好適な吸湿速度を確保するためには、吸湿部１１における吸放湿表面積を増加させる必要がある。このため、必然的に吸湿部１１の容積が大きくなってしまい、調湿システム１０のコンパクト化を妨げることになる。

そこで、液体吸湿材料が含有するイオン液体として、等速含水率に対する放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量に対して大きいもの（第二条件を満たすもの）を用いれば、吸湿部１１および放湿部１２の合計容積を低減することができる。

イオン液体その含水率が等速含水率より高くなると、当該イオン液体の吸湿速度が低下し、吸湿部１１における吸放湿表面積を増加させる必要がある。これに対して、イオン液体の放湿速度の上昇の程度は、吸湿速度の低下の程度よりも大きくなる。そのため、放湿部１２における吸放湿表面積の減少の程度は、吸湿部１１における吸放湿表面積の増大の程度よりも勝ることになる。結果として、第二条件を満たすイオン液体では、調湿システム１０全体として見たときの吸放湿表面積を有効に低減することができる。それゆえ、吸湿部１１の容積の増大が回避される。

また、イオン液体が第三条件を満たすものであれば、含水率の増大に伴って当該イオン液体の粘度も低下する。吸湿部１１（または放湿部１２）では、単位容積当たりの吸放湿表面積を大きくするために、例えば空気接触部２０に空間充填立体２３で構成される吸湿材料流動経路２２を設けている。これにより、空気接触部２０では液体吸湿材料の円滑な流動を敢えて抑制し、液体吸湿材料と空気との効率的な接触を図っている。この場合、イオン液体の粘度が上昇すると液体吸湿材料の流動が過剰に抑制されてしまい、液体吸湿材料と空気とが効率的に接触できず、良好な吸湿ができなくなるおそれがある。

逆に、イオン液体の粘度が低下すると、液体吸湿材料の流動の抑制は良好な程度に維持することが可能となる。この状態では、吸湿部１１において、好適な吸放湿表面積と好適な流動性とを両立することができる。その結果、液体吸湿材料と空気とを効率的に接触させることができ、良好な吸湿を実現することが可能となる。

これに対して、第三条件を満たしても第二条件を満たさないイオン液体では、等速含水率に対する放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量に対して小さくなる。そのため、第二条件を満たすイオン液体のように、吸放湿表面積の有効な低減は期待できない。

このようなイオン液体では、含水率が低くなれば吸放湿速度が低下することになるため、基本的には吸放湿表面積は減少する。しかしながら、第三条件を満たすイオン液体では、含水率が低くなればその粘度が上昇する。そのため、吸湿部１１または放湿部１２が備える空気接触部２０では、液体吸湿材料の流動が過剰に抑制されて、効率的な吸放湿を実現できなくなるおそれがある。これにより、空気接触部２０では、意図的な液体吸湿材料の流動の抑制を緩和する必要が生じる。流動の抑制を緩和すれば、イオン液体が高粘度である場合には、液体吸湿材料と空気とが効率的に接触することが期待されるものの、イオン液体が低粘度であると液体吸湿材料が迅速に流動してしまい空気と効率的に接触できなくなる。

このように、第二条件を満たさないイオン液体を用いれば、吸放湿速度の上昇による作用と粘度の増加による作用とが互いに相殺することになる。その結果、吸放湿に必要な吸放湿表面積を有効に低減することが困難となり、調湿システム１０を十分にコンパクト化できなくなる可能性がある。

本開示で用いられるイオン液体の具体的な種類は特に限定されない。一般に、イオン液体は、その使用目的に応じて、カチオンまたはアニオンの具体的な構造、カチオンおよびアニオンの組合せ等により自由な分子設計が可能である。ただし、イオン液体の物性とカチオンまたはアニオンの構造との関係性については、未だに十分な解明が進んでいない。そのため、本開示においては、前記の通り、必要温度範囲で液体であるものを用いればよい。ただし、イオン液体の分子量については、１００〜３００未満の範囲内であればよい。

本発明者らの鋭意検討によれば、吸湿材料として望ましいイオン液体では、カチオンおよびアニオン間のイオン強度が中庸であることが望ましく、イオン強度が強すぎたり弱すぎたりするものは望ましくない。イオン液体の分子量が１００未満であったり３００を超えたりするものは、カチオンまたはアニオンの分子が小さすぎたり大きすぎたりして中庸のイオン強度が得られず、良好な吸湿性能が得られないおそれがある。

より具体的なイオン液体の種類については特に限定されない。代表的なカチオンとしては、例えば、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、アンモニウム、ホスホニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム、スルホニウム等を挙げることができる。これらの中でも、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、アンモニウム、ホスホニウムを好ましく用いることができる。また、カチオンは１種類のみ選択してもよいし複数種類のカチオンを混合して用いてもよい。

具体的なイミダゾリウムとしては、例えば、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−ドデシルイミダゾリウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム、２，３−ジメチル−１−プロピルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム、１−（３−ヒドロキシプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウム、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウム等が挙げられるが特に限定されない。

また、具体的なピリジニウムとしては、例えば、１−エチルピリジニウム、１−プロピルピリジニウム、１−ブチルピリジニウム、１−ヘキシルピリジニウム、１−オクチルピリジニウム、１−ブチル−３−メチルピリジニウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウム、１−ヘキシル−４−メチルピリジニウム、１−エチル−３−（ヒドロキシメチル）ピリジニウム、１−オクチル−４−メチルピリジニウム等が挙げられるが特に限定されない。

また、具体的なピロリジニウムとしては、例えば、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム、１−エチル−１−メチルピロリジニウム、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、１−（２−メトキシエチル）−１−メチルピロリジニウム等が挙げられるが特に限定されない。

また、具体的なアンモニウムとしては、例えば、トリメチルプロピルアンモニウム、ブチルメチルアンモニウム、ジエチル（メチル）プロピルアンモニウム、アミルトリエチルアンモニウム、メチルトリオクチルアンモニウム、トリメチルヘキシルアンモニウム、トリブチルメチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、シクロヘキシルトリメチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、テトラヘプチルアンモニウム、テトラオクチルアンモニウム、テトラアミルアンモニウム等が挙げられるが特に限定されない。

また、具体的なホスホニウムとしては、例えば、トリブチルメチルホスホニウム、トリブチルオクチルホスホニウム、トリブチルヘキサデシルホスホニウム、トリブチルドデシルホスホニウム、トリブチル（２−メトキシエチル）ホスホニウム、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラオクチルホスホニウム等が挙げられるが特に限定されない。

また、代表的なアニオンとしては、Ｃｌ^- ，Ｂｒ^- ，Ｉ^- 等のハロゲンイオン；ＮＯ₂ ^-，ＮＯ₃ ^-等の酸化窒素系（ＮＯ系）イオン；ＢＦ₄ ^-，ＰＦ₆ ^-，ＡｌＣｌ₄ ^-，ＡｓＦ₆ ^-，ＳｂＦ₆ ^-，ＮｂＦ₆ ^-，ＴａＦ₆ ^-等のハロゲン系無機酸イオン；(ＣＨ₃Ｏ)ＨＰＯ₂ ^-，ＣＨ₃ＰＯ₃ ^-等のホスホン酸系イオン；(ＣＨ₃Ｏ)₂ＰＯ₂ ^-，(Ｃ₂Ｈ₅Ｏ)₂ＰＯ₂ ^-等のリン酸系イオン；ＣＨ₃ＣＯＯ^-，ＣＨ₃ＳＯ₃ ^-，ＣＨ₃ＣＨ₂ＯＳＯ₃ ^-等の有機酸イオン；ＣＦ₃ＣＯＯ^-，ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-，(ＣＦ₃ＳＯ₂)₃Ｃ^-，ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＯＯ^-，ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＯＯ^-等のハロゲン系有機酸イオン；(ＣＦ₃ＳＯ₂)₂Ｎ^-，(ＣＦ₃ＣＦ₂ＳＯ₂)₂Ｎ^-，(ＣＦ₃ＳＯ₂)(ＣＦ₃ＣＯ)Ｎ^-，(ＣＮ)₂Ｎ^-等のアミド系イオン；等が挙げられるが特に限定されない。

本開示において好適に用いられる具体的なイオン液体としては、代表的には、置換炭素鎖が短い（炭素数の合計が６以下）カチオンと、カルボン酸系またはホスホン酸系アニオンとの組合せを挙げることができる。より具体的には、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムエチルスルファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルフォネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジメチルホスフェート，１−エチル−３−メチルイミダゾリウムエチルホスフェート，１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルホスホネート等を挙げることができる。

本開示に係る液体吸湿材料は、前記のイオン液体を含んでいればよいが、イオン液体以外の成分を含んでいてもよい。したがって、本開示に係る液体吸湿材料は、イオン液体そのものであってもよいし、イオン液体を含有するとともに他の成分を含有する組成物であってもよい。具体的な他の成分は特に限定されないが、難燃剤、着色剤、着香剤（香料）、防かび剤、消泡剤、粘度調整剤等の公知の添加剤を挙げることができる。また、イオン液体は２種類以上を用いてもよいが、イオン液体以外の吸湿剤（乾燥剤）を混合してもよい。

これらの中でも代表的な他の成分としては、難燃剤を挙げることができる。特許文献１にも記載されているように、イオン液体は、技術常識的には、不揮発性、不燃性または難燃性を有するものであると考えられてきた。ところが、本発明者らの鋭意検討の結果、イオン液体の中には、引火性を有するものが存在することが明らかとなった。それゆえ、本開示に係る液体吸湿材料には、イオン液体の種類にもよるが難燃剤を含有することが好ましい。

難燃剤としては、イオン液体の種類にもよるが、イオン液体に溶解または分散可能なものであれば公知のものを好適に用いることができる。具体的な難燃剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、無機系難燃剤、アンチモン系難燃剤、シリコーン化合物、ヒンダートアミン化合物、有機金属化合物、窒素含有化合物等が挙げられるが特に限定されない。これら難燃剤は１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせてもよい。

より具体的な難燃剤としては、例えばハロゲン系難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＡ）、ＴＢＢＡ−ビス（ジブロモプロピルエーテル）、デカブロモジフェニルエーテル（Deca−ＢＤＥ）、トリブロモフェール、ビス（ペンタブロモフェニル）エタン、１，２‐ビス（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エタン、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ） 、エチレンビス（テトラブロモフタルイミド）、ポリ（ジブロモフェノール）、ヘキサブロモベンゼン（ＨＢＢ）、ポリ臭素化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ）等の臭素系難燃剤；塩素化パラフィン、クロロシクロアルカン系（商品名デクロラン）、クロレンド酸類等の塩素系難燃剤；等を挙げることができる。

また、例えばリン系難燃剤としては、トリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリキシレニルホスフェート（ＴＸＰ）、クレジルジフェニルホスフェート（ＣＤＰ）、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、ｔ−ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ビス（ｔ−ブチルフェニル）フェニルホスフェート、トリス（ｔ−ブチルフェニル）ホスフェート、イソプロピルフェニルジフェニルホスフェート、ビス（イソプロピルフェニル）ジフェニルホスフェート、トリス（イソプロピルフェニル）ホスフェート等の芳香族リン酸エステル； ビスフェノールＡビス−ジフェニルホスフェート（ＢＤＰ）、レゾルシノールビス−ジフェニルホスフェート（ＲＤＰ）、レゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェート（ＲＤＸ）、ビフェニルビス−ジフェニルホスフェート等の縮合リン酸エステル；トリス（ジクロロプロピル）ホスフェート、トリスクロ（β−クロロプロピール）、トリスクロロエチルホスフェート等の含ハロゲンリン酸エステルまたは含むハロゲン縮合リン酸エステル；ポリリン酸塩類；赤リン類；リン酸エステルアミド；等を挙げることができる。

また、例えば無機系難燃剤としては、水酸化アルミニウム 、水酸化マグネシウム等の水酸化金属化合物；ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、硫化亜鉛等の亜鉛系化合物；ゼオライト、酸化チタン、シリカ、カーボン等のナノフィラー類；三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、四酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム等のアンチモン化合物；モリブデン化合物；等を挙げることができる。

また、例えば窒素含有化合物としては、スルファミン酸グアニジン等のグアニジン化合物；硫酸メラミン等のメラミン化合物；等を挙げることができる。

本開示に係る液体吸湿材料においては、これら難燃剤の含有量は特に限定されず、イオン液体を主成分とする液体吸湿材料に難燃性を付与できる程度の量であればよい。一般的に、難燃剤を含有する材料においては、当該材料における難燃剤の含有量は、難燃対象となる材料の重量を基準とする難燃剤の配合量として規定される。それゆえ、本開示においても、液体吸湿材料における難燃剤の含有量を、イオン液体を基準とした配合量として規定する。

本開示に係る液体吸湿材料において、難燃剤の配合量の一例としては、例えば、液体吸湿材料が含有するイオン液体１００重量部に対して１〜５０重量部の範囲内を挙げることができる。言い換えれば、液体吸湿材料が含有するイオン液体の重量に対して１重量％以上５０重量％以下の範囲内で難燃剤を配合すればよい。

また、難燃剤の配合量の好ましい下限としては、イオン液体の重量（１００重量部）に対して３重量％（３重量部）以上であってもよく、５重量％（５重量部）以上であってもよい。また、難燃剤の配合量の好ましい上限としては、イオン液体の重量（１００重量部）に対して４０体積％（４０重量部）以下であってもよく、３５重量％（３５重量部）以下であってもよく、３０重量％（３０重量部）以下であってもよい。好ましい配合量の範囲は、難燃剤の種類によって適宜設定することができる。

さらに、本開示に係る液体吸湿材料は、予め水を含有するものであってもよい。前記の通り、本発明者らの検討により、イオン液体の中には、引火性を有するものが存在することが明らかとなった。そこで、液体吸湿材料に予め水を含有させることで、イオン液体の引火性を抑制したり引火性を無くしたりすることができる。

液体吸湿材料における水の含有量は特に限定されないが、代表的には、前述した含水率（吸湿率）と同様に、液体吸湿材料が含有するイオン液体および添加した水の総量を基準として、この総量に対して水が１０重量％を超えていればよい。また、水の含有量は前記総量に対して２０重量％以上であってもよいし、３０重量％以上であってもよい。一方、水の含有量の上限は、前記総量に対して８０重量％以下であればよく、５０重量％以下であってもよいし、４０重量％以下であってもよい。

液体吸湿材料に水を含有させる方法は特に限定されない。液体吸湿材料に対して例えば１０重量％以上となる水を添加する方法であってもよい。あるいは、調湿システム１０の待機中（運転停止中）に大気から液体吸湿材料に水を吸湿させて例えば１０重量％以上の含水量を実現してもよい。あるいは、調湿システム１０の加湿運転または除湿運転を制御することで、液体吸湿材料の含水量を例えば１０重量％以上に調整してもよい。

また、本開示に係る液体吸湿材料においては、前記の通り、主成分であるイオン液体が、「少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体である」という基本条件と、「最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きい」という第一条件とを満たしていればよく、好ましくは「等速含水率よりも含水率が大きい場合に、放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量よりも大きくなる」という第二条件を満たしており、より好ましくは「含水率によりその粘度が低下する」という第三条件を満たしていればよい。

これら各条件に加えて、イオン液体は、第四条件として「０℃〜５℃の範囲内での飽和含水率が２０重量％を超えている」条件を満たすことが好ましく、また、第五条件として「周囲の相対湿度が３０〜９５％の範囲内にある状態で、１時間経過した後に、その含水率が１０重量％を超える」という条件を満たすことが好ましい。

イオン液体が、これら第四条件または第五条件の少なくとも一方を満たすことで、調湿システム１０が加湿運転していないときに液体吸湿材料が周囲から吸湿して多くの水分を蓄積することができる。そのため、調湿システム１０が加湿運転を開始したときには、蓄積した水分を一挙に放出して迅速に加湿することが可能となる。

なお、第五条件は周囲の相対湿度に基づいて規定される含水率である。そこで、本開示においては、第五条件は、一般的な含水率の測定方法とは異なり、次に説明する含水率の測定方法で評価する。具体的には、温度５℃、湿度５０％に調整した恒温恒湿室内に、測定対象のイオン液体を液膜厚が約０．６ｍｍになるようにシャーレに入れて静置する。このとき、イオン液体の初期の含水率は０．５重量％以下とする。その後、風速２ｍ／秒で１時間放置したときのイオン液体の重量変化を測定する。この重量変化（重量増加）を当該イオン液体の吸湿量と判断して、重量の変化率を当該イオン液体の含水率（吸湿率）として算出する。

この含水率の測定方法では、トリエチレングリコールを標準物質として用い、測定対象のイオン液体の含水率の測定について妥当性を判断することができる（つまり、トリエチレングリコールの含水率の測定を、イオン液体の含水率の測定についてのコントロール実験として取り扱うことができる）。この測定方法によりトリエチレングリコールの含水率が９〜１３重量％の範囲内に入っていれば、イオン液体の含水率の測定結果は精度良いものと判断することができる。

［調湿システムの動作例］
次に、前記構成の調湿システム１０の動作の一例について、図１および図２（Ａ），（Ｂ）を参照して具体的に説明する。

まず、図１において網掛けの二重線ブロック矢印Ａ１で示すように、低温で高湿の空気が吸湿部１１に設けられる空気接触部２０に導入される。これを低温高湿空気Ａ１とすれば、この低温高湿空気Ａ１は例えば外気であればよく、調湿システム１０は、このような外気を導入可能な公知の構成を備えていればよい。低温高湿空気Ａ１は、空気接触部２０の空気流動経路２１に流入する。本実施の形態では、空気接触部２０は、図２（Ａ）に示すように、鉛直方向に配置される吸湿材料流動経路２２を備えており、この吸湿材料流動経路２２は空気流動経路２１に対して交差（例えば直交）して設けられている。吸湿材料流動経路２２の配置方向（上下方向）を縦方向とすれば、空気流動経路２１の配置方向（左右方向）は横方向ということができるので、低温高湿空気Ａ１は、吸湿材料流動経路２２に対して横方向から流入することになる。

吸湿材料流動経路２２には、図１および図２（Ａ）において点線の矢印で示すように、吸湿材料配管１６のうち第二配管１６ｂから、低含水率の液体吸湿材料が供給される。これを低含水吸湿材料ｃ２とすれば、図２（Ａ）に示すように、低含水吸湿材料ｃ２は、吸湿材料流動経路２２の上方から下方に向かって矢印ｃ０に示すように流れることになる。これに対して、低温高湿空気Ａ１は、縦方向（上下方向）に交差（直交）する横方向から流入するので、低含水吸湿材料ｃ２の流れに対して側方からの低温高湿空気Ａ１の流れが衝突することになる。

ここで、前述したように、吸湿材料流動経路２２は、例えばハニカム構造体のような空間充填立体２３そのもので構成されているか、あるいは、吸湿材料流動経路２２の本体となる管状部材の内部に空間充填立体２３が充填されている構成等のような「高表面積部」であればよい。このような「高表面積部」では、横方向（交差、直交する方向）からの送風により空気が流通し、縦方向（上下方向）には液体吸湿材料が流通することになる。それゆえ、吸湿材料流動経路２２を流れる低含水吸湿材料ｃ２は、高い表面積の流動経路を流れることになるので、低温高湿空気Ａ１と効率的に接触することができる。

加えて、液体吸湿材料の主成分はイオン液体であり、このイオン液体は、本開示においては含水率によりその粘度が低下するものである。低含水吸湿材料ｃ２は含水率が低いため、相対的に粘度が高くなり、高表面積の吸湿材料流動経路２２を相対的に緩やかに流れることになる。これにより、液体吸湿材料と低温高湿空気Ａ１との接触頻度をより一層向上することができるので、低温高湿空気Ａ１に含まれる水分を液体吸湿材料により効率的に吸湿させることが可能になる。

その結果、低温高湿空気Ａ１は、吸湿材料流動経路２２を通過すると、網掛けなしの二重線ブロック矢印Ａ２で示すように、低温で低湿の空気すなわち低温低湿空気Ａ２となって、空気流動経路２１から排出される。また、低含水吸湿材料ｃ２は、吸湿材料流動経路２２から流出すると、実線の矢印で示すように、含水率の高い液体吸湿材料すなわち高含水吸湿材料ｃ１となって、第一配管１６ａに流入する。

その後、高含水吸湿材料ｃ１は、第一配管１６ａを流通して放湿部１２に到達する。放湿部１２では、例えば、調湿対象である室内空気が空気接触部２０に導入される。室内空気は外気に比べて相対的に高温であり湿度が低いので、図１および図２（Ｂ）において網掛けなしの太線ブロック矢印で示すように、高温低湿空気Ｂ１として空気流動経路２１に流入する。

本実施の形態では、放湿部１２に設けられる空気接触部２０は、吸湿部１１と同様に、図２（Ｂ）に示すように、鉛直方向に配置される吸湿材料流動経路２２を備えており、この吸湿材料流動経路２２は空気流動経路２１に対して交差（例えば直交）して設けられている。それゆえ、高温低湿空気Ｂ１は、縦方向に配置する吸湿材料流動経路２２に対して横方向から流入することになる。

吸湿材料流動経路２２には、図１および図２（Ｂ）において実線の矢印で示すように、第一配管１６ａから、高含水吸湿材料ｃ１が供給される。吸湿材料流動経路２２は縦方向に配置されているので、図２（Ｂ）に示すように、高含水吸湿材料ｃ１は、吸湿材料流動経路２２の上方から下方に向かって矢印ｃ０に示すように流れることになる。このとき、吸湿材料流動経路２２の上流側には加熱器２４が設けられているので、吸湿材料流動経路２２に流入する前の高含水吸湿材料ｃ１は加熱される。

高温低湿空気Ｂ１は、吸湿材料流動経路２２に対して横方向（交差または直交方向）から流入するので、高含水吸湿材料ｃ１の流れに対して側方からの高温低湿空気Ｂ１の流れが衝突する。吸湿材料流動経路２２は、高表面積な構造体である空間充填立体２３により構成されているとともに、液体吸湿材料の主成分は、高含水率で低粘度となるイオン液体である。それゆえ、高含水吸湿材料ｃ１は、円滑に吸湿材料流動経路２２を流れ、効率的に高温低湿空気Ｂ１に接触することができる。

ここで、高含水吸湿材料ｃ１は、低含水吸湿材料ｃ２に比べて低粘度であるため、吸湿材料流動経路２２を流通する時間が短くなる。単純に考えれば、流通時間が短ければ液体吸湿材料と空気との接触頻度が低下し、効率的な放湿ができない可能性が出てくる。しかしながら、そもそも放湿部１２に導入される高温低湿空気Ｂ１は、相対的に高温であるため低温の空気に比べて飽和水蒸気圧が高くなっているとともに湿度が低い状態である。それゆえ、吸湿部１１に比べて相対的に空気への接触時間が短くても、液体吸湿材料から空気に対して良好に放湿することが可能となる。

しかも、本実施の形態では、吸湿材料流動経路２２に流入する高含水吸湿材料ｃ１を加熱器２４により加熱している。これにより、液体吸湿材料に含まれる水分は蒸発し易くなっているので、飽和水蒸気圧が高く低湿である高温低湿空気Ｂ１に対して、さらに一層良好に放湿することが可能になる。言い換えれば、吸湿部１１では、空気が低温であるので、効率的な吸湿を目指す上では液体吸湿材料が高粘度であることが特に望ましく、放湿部１２では、空気が高温であるので、液体吸湿材料が低粘度であっても効率的な放湿が可能になる。

このように、吸湿材料流動経路２２を高含水吸湿材料ｃ１が流れて高温低湿空気Ｂ１に効率的に接触することにより、高含水吸湿材料ｃ１から高温低湿空気Ｂ１に対して効率的に水分が放散される。その結果、高温低湿空気Ｂ１は、吸湿材料流動経路２２を通過すると、網掛けの太線ブロック矢印Ｂ２で示すように、高温で高湿の空気すなわち高温高湿空気Ｂ２となって、空気流動経路２１から排出される。また、高含水吸湿材料ｃ１は、吸湿材料流動経路２２から流出すると、点線の矢印で示すように、低含水吸湿材料ｃ２となって、第二配管１６ｂに流入する。その後、低含水吸湿材料ｃ２は、図１に示すように、吸湿部１１に再び導入されるので、前述した吸湿および放湿が繰り返される。

高温高湿空気Ｂ２は、図１に示すように、加湿用配管１７を介して加湿部１３に導入される。加湿部１３では、高温高湿空気Ｂ２に含まれる水分を供給することにより室内空気を加湿する。ここで、前述したように、加湿部１３が湿度を測定可能であれば、室内の湿度に応じて加湿することが可能である。このように、放湿部１２で排出される高温高湿空気Ｂ２をそのまま室内に循環させるのではなく、加湿部１３により加湿を制御することで、室内空気を良好に加湿することができる。

また、本開示に係る調湿システム１０においては、吸湿部１１と放湿部１２とが別々に設けられ、液体吸湿材料がこれら吸湿部１１および放湿部１２を循環しながら吸放湿を繰り返す構成となっている。これにより、従来の固体吸湿材料（ゼオライト等）を用いる構成に比較して、消費エネルギーを低減することができる。

具体的には、従来の固体吸湿材料を用いる構成では、固体吸湿材料そのものと、この固体吸湿材料を担持させる基体との双方を昇降温させる必要がある。これに対して、本開示のように、液体吸湿材料を循環させる構成であれば、実質的に液体吸湿材料のみを昇降温させるだけでよい。また、吸湿部１１および放湿部１２を空間的に区画することにより、吸湿部１１を常に相対的に低温に保持することができ、放湿部１２を常に相対的に高温に保持することができる。

このように、本開示によれば、液体吸湿材料として、低温で液体であるイオン液体を少なくとも用いるとともに、吸湿部１１または放湿部１２には、空気流動経路２１に空気を流しながら液体吸湿材料を供給する空気接触部２０が設けられている。これにより、低温環境でも良好に空気を除湿したり加湿したりすることができるとともに、流動する空気に液体吸湿材料を供給することで、空気と液体吸湿材料とを効率的に接触させ、効率的な空気の除湿または加湿を実現することができる。

特に、液体吸湿材料が含有するイオン液体は、含水率により粘度が変化するものである。それゆえ、吸湿部１１では粘度の高い液体吸湿材料を供給することにより、吸湿対象である空気と液体吸湿材料との接触時間を良好に確保することができる。また、放湿部１２では、含水率が高く粘度が低い状態であっても空気が相対的に高温であれば、液体吸湿材料に含まれる水分を十分空気に放散することが可能となる。

［変形例等］
本実施の形態では、前述した通り、図１に示すように、吸湿部１１および放湿部１２のいずれにも空気接触部２０が設けられているが、本開示はこれに限定されず、吸湿部１１または放湿部１２のいずれか一方が空気接触部２０を備える構成であってもよい。例えば、図３に示すように、吸湿部１１のみが空気接触部２０を備えており、放湿部１２は空気接触部２０を備えていない構成であってもよい。

特に、吸湿部１１では、低温の空気に対して液体吸湿材料を接触させることになるので、吸湿部１１は、液体吸湿材料が高粘度であるとともに高表面積部（吸湿材料流動経路２２）を含む空気接触部２０を備えていることが好ましい。一方、放湿部１２では、空気が相対的に高温であり、液体吸湿材料も加熱することにより水分を放散させやすいので、必ずしも空気接触部２０を備えていなくてもよい。放湿部１２は、高含水吸湿材料ｃ１から水分を放散させて加湿用の水分を回収できる構成であればよい。

また、本実施の形態では、放湿部１２の空気流動経路２１から排出される高温高湿空気Ｂ２は、加湿用配管１７を介して加湿部１３に導入されるが、本開示はこれに限定されず、例えば、図４に示すように、放湿部１２および加湿部１３の間に水凝縮部１８を備える構成であってもよい。

水凝縮部１８の具体的な構成は特に限定されず、放湿部１２から放湿された水分を凝縮するものであれば公知の構成を好適に用いることができる。例えば、水凝縮部１８は、空気流動経路２１から加湿用配管１７を介して流入する高温高湿空気Ｂ２を冷却（あるいは降圧）することにより、高温高湿空気Ｂ２に含まれる水蒸気を凝縮させて液体の水分（凝縮水）として一時的に貯留する。水凝縮部１８に貯留された凝縮水は、図４において実線の矢印ｄに示すように、加湿用配管１７を介して加湿部１３に必要に応じて供給され、加湿部１３は、供給された凝縮水を利用して室内空気を加湿する。

このように、調湿システム１０が水凝縮部１８を備えることにより、高温高湿空気Ｂ２に含まれる水分を気体（水蒸気）ではなく液体に相転移させるので、加湿部１３では液体の水分を利用して空気を加湿することが可能となる。また、水凝縮部１８が凝縮した水分を貯留可能とする構成であれば、加湿部１３において高温高湿空気Ｂ２に含まれる水分を全て加湿に利用しない場合には、余剰の水分を貯留しておくことができる。しかも、水凝縮部１８で水分を貯留しておけば、吸湿部１１および放湿部１２により十分に水分を回収できない場合でも、加湿部１３による加湿を実行することができる。

なお、吸湿部１１により液体吸湿材料に吸湿させた水分は、放湿部１２を介して水凝縮部１８で貯留してもよいが、例えば、第一配管１６ａに貯留部１５を設けることにより、高含水吸湿材料ｃ１に含有させた状態で貯留することもできる。

また、本実施の形態では、図１、図３または図４に示すように、吸湿部１１および放湿部１２がそれぞれ独立した構成となっているが、本開示はこれに限定されず、例えば、図５に示すように、吸湿部１１および放湿部１２が一体化された吸放湿部１９を備える構成であってもよい。

吸放湿部１９の具体的な構成は特に限定されず、吸湿部１１用の空気接触部２０と放湿部１２用の空気接触部２０とを２つ備える構成であってもよい（図１参照）し、吸湿部１１用の空気接触部２０のみを備え、放湿部１２用としては、空気接触部２０とは異なる放湿機構（放湿手段）を備える構成であってもよい（図３参照）。あるいは、この逆の構成で、吸放湿部１９には、放湿部１２用の空気接触部２０を備え、吸湿部１１用としては、空気接触部２０とは異なる吸湿機構（吸湿手段）を備える構成であってもよい。

あるいは、吸放湿部１９は、同一の空気接触部２０を、ある時間帯では吸湿に利用し他の時間帯では放湿に利用する構成であってもよいし、液体吸湿材料を加熱する機構（加熱器２４あるいは他の加熱手段）が移動することで吸放湿を繰り返す構成であってもよい。また、図４に示すように、吸放湿部１９と加湿部１３との間に介在する水凝縮部１８を備える構成であってもよい。

また、本開示に係る調湿システム１０は、そのまま調湿装置として構成されてもよいし、例えば、空気調和装置に適用されてもよい。空気調和装置に適用した場合には、例えば、調湿システム１０のうち少なくとも吸湿部１１および放湿部１２が空気調和装置の室外機に設けられている構成を挙げることができる。調湿システム１０では、吸湿部１１により、液体吸湿材料により空気中の水分を吸湿し、放湿部１２により液体吸湿材料から水分を回収する。これにより、加湿部１３は室内空気を加湿することができる。さらには、調湿システム１０は、空気調和装置３０以外の装置または設備に適用されてもよいことは言うまでもない。

本発明について、実施例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。なお、以下の実施例における吸放湿速度の測定は次に示すようにして行った。

（液体吸湿材料の吸放湿速度および含水率）
液体吸湿材料の吸放湿速度は、吸湿または放湿の対象となる空気（吸放湿対象空気）に対して、液体吸湿材料を所定の接触面積で所定時間接触させ、その前後における液体吸湿材料の重量の増減を測定することにより、単位面積当たりかつ単位時間当たりに吸放湿される水蒸気量（単位：ｇ／ｍ² ／時間）として測定した。

また、液体吸湿材料の含水率（吸湿率または含水量）は、液体吸湿材料が含有するイオン液体の重量および水の重量の合計（イオン液体および水の総量）に対する水の重量の百分率（％）として算出した。なお、以下の実施例では、液体吸湿材料がイオン液体のみで構成されているため、液体吸湿材料の含水率は、液体吸湿材料および水の総量に対する水の重量の百分率となっている。また、以下の実施例では、参考として、吸湿していないときの液体吸湿材料の重量に対する水の重量の百分率（％）である参考含水率も括弧書きで併記している。

（実施例）
液体吸湿材料として、イオン液体である１−エチル−３−メチルイミダゾリウム アセテート（シグマアルドリッチ社製試薬）を用いた。このイオン液体は０℃〜５℃の温度範囲内では液体である。

前記の液体吸湿材料（イオン液体）３．７ｍＬに対して、温度２５℃、湿度５０％、風速１ｍ／秒、接触面積０．００６４ｍ² の条件で空気を１．５時間接触させ、空気中の水分を吸湿させた。これにより液体吸湿材料の吸湿速度および含水率を測定した。また、前記の液体吸湿材料に対して、温度６０℃、湿度１６％、風速１ｍ／秒、接触面積０．００６４ｍ² の条件で空気を０．５時間接触させ、水分を放湿させた。これにより液体吸湿材料の放湿速度および含水量を測定した。なお、放湿時の湿度１６％は、２５℃および５０％の空気を６０℃に加熱して得られる湿度に相当する。

この液体吸湿材料（イオン液体）においては、最大吸湿時の放湿速度が１５００ｇ／ｍ² ／時間であり、非吸湿時における吸湿速度が２６０ｇ／ｍ² ／時間であった。それゆえ、この液体吸湿材料は、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいものである。また、この液体吸湿材料の最大吸湿時における含水率は４０％（６６％）であり、等速含水率が１５．８％（１８．８％）であった。なお、等速含水率での吸放湿速度は、１９０ｇ／ｍ² ／時間であった。

また、この液体吸湿材料における吸放湿速度は、含水率が１５．６％（１８．５％）から２３．１％（３０％）までについて測定した。吸湿速度も放湿速度も含水率に対して一定の割合で変化した。吸湿速度は、等速含水率での吸湿速度１９０ｇ／ｍ² ／時間から１４５ｇ／ｍ² ／時間に減少し、放湿速度は、等速含水率での放湿速度１９０ｇ／ｍ² ／時間から５００ｇ／ｍ² ／時間に増加した。

このように、本実施例によれば、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を液体吸湿材料として用いている。これにより、含水率が高いときに液体吸湿材料から迅速に水分を放湿することができることになる。これにより、放湿部の大型化を回避または抑制できるとともに、放湿のために液体吸湿材料に加えるエネルギー量を小さくすることができる。その結果、調湿システムに好適に用いることができる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、液体吸湿材料を用いて調湿システムまたは調湿装置だけでなく、このような調湿システムを用いた空気調和装置の分野に広く好適に用いることができる。

１０ 調湿システム
１１ 吸湿部
１２ 放湿部
１３ 加湿部
１４ 循環供給部
１５ 貯留部
１６ 吸湿材料配管
１７ 加湿用配管
１８ 水凝縮部
２０ 空気接触部
２１ 空気流動経路
２２ 吸湿材料流動経路
２３ 空間充填立体
２４ 加熱器

Claims (8)

1. 空気中に含まれる水分を液体吸湿材料により吸湿する吸湿部と、前記液体吸湿材料が吸湿した水分を空気中に放湿する放湿部と、放湿された水分を空気に放散させて加湿する加湿部と、を備える調湿システムに用いられ、
   少なくとも０℃〜５℃の範囲内において液体であり、かつ、最大吸湿時における放湿速度が非吸湿時における吸湿速度よりも大きいイオン液体を含有することを特徴とする、
   調湿システム用液体吸湿材料。
2. 予め設定される基準温度における吸湿速度および放湿速度が等しい含水率である等速含水率を有するとともに、
   当該等速含水率よりも含水率が大きい場合に、放湿速度の変化量が吸湿速度の変化量よりも大きくなるものであることを特徴とする、
   請求項１に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
3. 前記吸湿部および前記放湿部の少なくとも一方には、空気流動経路に空気を流しながら当該空気流動経路に前記液体吸湿材料を供給することにより、当該液体吸湿材料と空気とを接触させる空気接触部が設けられているものであることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
4. 前記調湿システムは、前記放湿部から放湿された水分を凝縮する水凝縮部を備えるものであり、
   前記加湿部は、前記水凝縮部が凝縮した水分を用いて加湿するものであることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
5. 予め水を含有しており、当該水の含有量は、前記イオン液体および水の総量に対して１０重量％を超えていることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
6. さらに難燃剤を含有することを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
7. 前記イオン液体は、０℃〜５℃の範囲内での飽和含水率が２０重量％を超えるものであることを特徴とする、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の調湿システム用液体吸湿材料。
8. 前記イオン液体は、周囲の相対湿度が３０〜９５％の範囲内にある状態で、１時間経過した後に、その含水率が１０重量％を超えるものであることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の調湿システム用液体吸湿材料。

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