JP6528094B2 - 水集積装置および水集積方法 - Google Patents

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Description

本発明は、水集積装置および水集積方法に関する。
除湿装置又は調湿装置としては、冷凍サイクル式と、ゼオライト式との２タイプが一般的である。冷凍サイクル式は、コンプレッサ（圧縮機）を内蔵し、エバポレータ（蒸発器）で室内空気を冷却することにより空気内の湿分を結露させて除湿する方式である（例えば、特許文献１等参照）。ゼオライト式とは、ゼオライト等の吸湿性多孔質材料をローター状に加工したものを利用し、一旦、室内の空気の水分を当該ローターに吸湿させ、吸湿させたローターに電気ヒーターで発生させた高温の温風を当て、ローター内の水分を高温高湿の空気として取り出し、そ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内の湿度を結露させ除湿する方式である（例えば、特許文献２、３等参照）。また、両方式の特徴を合わせた方式も用いられている（例えば、特許文献４等参照）。さらに、大規模空調システムとして、吸着剤（シリカゲル、活性炭、ゼオライト等）を用いた水分の吸脱着を利用して冷房等の空調を行う、いわゆるデシカント空調システムも普及し、地球環境保護の要請から現在も盛んに高効率な調湿システムが開発されている（例えば、特許文献５、６等参照）。
しかしながら、冷凍サイクル式では、環境破壊につながるハロゲン系ガスを使ったり、コンプレッサを搭載するために除湿装置又は調湿装置が大型化しがちであったり、騒音が大きかったりなどといった問題が存在する。一方、ゼオライト式においては、２００℃以上の再生熱が必要で効率が悪い。これらを融合したハイブリッドタイプはコンプレッサの圧縮熱をゼオライトロータの再生に一部利用するなど改善されており、ゼオライト式の利用範囲を広げることができるが、複雑な空気経路や機構が必要になり、大型化は避けられない。また、吸着するなどして集めた水蒸気を過飽和冷却することで凝縮させることには変わりない。また、デシカント空調システムにおいても、水分の脱着に依然大きな熱量が必要である。
一方、除湿装置又は調湿装置に関する技術ではないが、結露を除去する方法として、感温高分子ゲルを用いた除湿・吸水シートが提案されている（例えば、特許文献７参照）。
特開２００２−３１０４８５号公報（２００２年１０月２３日公開） 特開２００１−２５９３４９号公報（２００１年９月２５日公開） 特開２００３−１４４８３３号公報（２００３年５月２０日公開） 特開２００５−３４８３８号公報（２００５年２月１０日公開） 特開平５−３０１０１４号公報（１９９３年１１月１６日公開） 特開２０１０−５４１８４号公報（２０１０年３月１１日公開） 特開２００２−１２６４４２号公報（２００２年５月８日公開）
しかし、感温高分子ゲルを用いた除湿・吸水シートは水滴を吸水させる技術であり、また、水を吸収した除湿・吸水シートから水を取り出す効率も十分ではなかった。
刺激応答性高分子を調湿材として使用して、空気中の水を吸湿させた吸湿材から水を取り出すことはより困難である。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、刺激応答性高分子を含む高分子吸湿材から、吸湿させた水を効率的に取り出すことができる水集積装置及び水集積方法を実現することにある。
本発明に係る水集積装置は、前記課題を解決するために、外部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含む高分子吸湿材と、前記高分子吸湿材の水との親和性を低下させるための外部刺激を付与する刺激付与部と、水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与えて、高分子吸湿材から放出された水を集積するための振動部とを備えていることを特徴としている。
本発明に係る水集積方法は、前記課題を解決するために、外部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含む高分子吸湿材であって、空気中の水を吸湿させた高分子吸湿材に、外部刺激を付与して、水との親和性を低下させる工程と、水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与えて、高分子吸湿材から放出された水を集積する工程とを含むことを特徴としている。
前記の構成によれば、刺激応答性高分子を含む高分子吸湿材に、吸湿させた水を効率的に集積することができる水集積装置及び水集積方法を実現することが可能となる。
本発明に基づく各実施の形態において、多孔質の高分子吸湿材を用いた場合の、空気中の水（水蒸気）の吸湿および放出の様子を示す概念図である。 本発明に基づく実施の形態１に係る水集積装置の縦断面図である。 本発明に基づく実施の形態１に係る水集積装置の横断面図である。 本発明に基づく実施の形態１において、吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、超音波振動子が加熱ヒーターに接触する前の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態１において、吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、超音波振動子が加熱ヒーターと接触した後の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態２に係る水集積装置の縦断面図である。 本発明に基づく実施の形態２に係る水集積装置の横断面図である。 本発明に基づく実施の形態２において、吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、超音波振動子が加熱ヒーターに接触する前の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態２において、吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、超音波振動子が加熱ヒーターと接触した後の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態３に係る水集積装置の縦断面図である。 本発明に基づく実施の形態３に係る水集積装置の横断面図である。 本発明に基づく実施の形態３において、メイン吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、メイン超音波振動子がメイン加熱ヒーターに接触する前の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態３において、メイン吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、メイン超音波振動子がメイン加熱ヒーターと接触した後の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態３において、サブ高分子吸湿材に、メイン高分子吸湿材の表面に取り出された水が移動する様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態３において、サブ超音波振動子とサブ加熱ヒーターとの接触により、放出された水がサブ高分子吸湿材の表面に取り出される様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態４に係る水集積装置の縦断面図である。 本発明に基づく実施の形態４に係る水集積装置の横断面図である。 本発明に基づく実施の形態４において、メイン吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、メイン超音波振動子がメイン加熱ヒーターに接触する前の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態４において、メイン吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、メイン超音波振動子がメイン加熱ヒーターと接触した後の素子の様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態４において、サブ超音波振動子とサブ加熱ヒーターとの接触により、サブ吸湿ユニットの水集積素子から放出された水がサブ高分子吸湿材の表面に取り出される様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態５に係る水集積装置の縦断面図である。 本発明に基づく実施の形態５に係る水集積装置の横断面図である。 本発明に基づく実施の形態５において、吸着ローラーの吸着材に溜められた水が、圧縮ローラーで吸着材を加圧することにより集積される様子を示す図である。 本発明に基づく実施の形態５において、吸湿ユニットの回転により放出エリアに移動した後、超音波振動子が加熱ヒーターに接触した後の素子の様子を示す図である。
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図２は本発明の実施の形態１に係る水集積装置１０１の縦断面図を示す。
水集積装置１０１は、直方体形状の筐体を備え、この筐体には、上部の一側面に形成された吸気口５と、上部の当該側面に対向する側面に形成された排気口７と、排気口７側の下部に形成され、排水タンク９を収容するタンク収容部とが備えられている。吸気口５の、水集積装置１０１の内部側には吸気フィルター６が備えられている。
水集積装置１０１の、吸気口５と排気口７との間には、空気流通壁２３が設けられている。吸気口５から取り込まれた空気は、図２中、矢印で示されるように、空気流通壁２３によって限られた空間を流通する。空気流通路には、空気の入り口側から順に、吸気口５、吸気フィルター６、送風ファン８、吸湿ユニット１、及び排気口７が設けられている。
吸湿ユニット１は、四角形板状の基材３上に高分子吸湿材２が積層されてなる積層体の、基材３側に、基材３に接するように板状の加熱ヒーター４が設けられた素子が、複数個、円盤状の回転する台座の上に、放射状に固定された部材である。図３は、水集積装置１０１を、高分子吸湿材２の層を通る断面で切断した横断面図である。図２および図３に示すように、吸湿ユニット１は、水集積装置１０１の筐体の、吸気口５が形成されている側面及び排気口７が形成されている側面と平行な面上にあり、各素子が、吸気口５側から排気口７側に向かって、順に、高分子吸湿材２、基材３、加熱ヒーター４となるように配置されている。吸湿ユニット１を構成する各素子は、ステッピングモーター１０の回転軸を中心とする円の円周上に、放射状に、等間隔で配置されており、当該回転軸のまわりを、図３中に矢印で示す方向（反時計回り）に回転可能となっている。吸湿ユニット１は、図示しない制御部によって制御されるステッピングモーター１０によって駆動され、所定の時間間隔及び所定の回転角で回転するようになっている。
高分子吸湿材２としては、刺激応答性高分子を含む高分子吸湿材２を用いる。なお、本実施の形態では、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を用いる。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）、以下、本明細書において「ＬＣＳＴ」と称することがある。）を持つ高分子である。ＬＣＳＴを持つ高分子は低温では親水性であるが、ＬＣＳＴ以上になると疎水性となる。なお、ここで、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。
刺激応答性高分子は多孔質であることがより好ましいが、必ずしも多孔質でなくてもよい。なお、高分子吸湿材２の具体例については、後述する。
図３に示すように、吸湿ユニット１が回転する領域は、水集積装置１０１の上部に位置する吸湿エリア２５と、水集積装置１０１の下部に位置する放出エリア２４とに区分されており、吸湿ユニット１が、所定の時間間隔及び所定の回転角で一度回転する毎に、前記各素子の１つが吸湿エリア２５から放出エリア２４に移動し、前記各素子の１つが放出エリア２４から吸湿エリア２５に移動する。本実施の形態では、水集積装置１０１の下部に位置する３個の素子が、放出エリア２４内にある。放出エリア２４では、放出エリア２４内に移動した直後の素子およびそれに続く水集積装置１０１の最下部にある素子の加熱ヒーター４のヒーター電極と接触して加熱ヒーター４を通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極がそれぞれ配置されている。これにより、吸湿ユニット１の前記各素子が、ステッピングモーター１０で駆動された回転により、ヒーター用固定電極が配置されているこれらの位置に到達すると、これらの各素子の加熱ヒーター４がそれぞれ通電により作動するようになっている。本実施形態では、放出エリア２４内から吸湿エリア２５に移動する直前の素子の加熱ヒーター４は作動しないので、加熱された高分子吸湿材２が自然冷却される。
放出エリア２４では、さらに、吸湿ユニット１の回転により、前記各素子が水集積装置１０１の最下部に到達したときに、前記各素子の加熱ヒーター４に近接する位置に超音波振動子１１が備えられている。吸湿ユニット１の前記各素子が、吸湿ユニット１の回転により、前記各素子が水集積装置１０１の最下部に到達すると、超音波振動子１１が図示しない制御部によって、所定のタイミングで加熱ヒーター４に接触して、加熱ヒーター４に超音波振動を伝達するようになっている。超音波振動子１１は、素子の加熱ヒーター４及び基材３を介して高分子吸湿材２にそれぞれ超音波振動を与える。
なお、吸気口５から取り込まれた空気は、空気流通壁２３によって、吸湿エリア２５のみを流通し、放出エリア２４には流通しないようになっている。
放出エリア２４の下部には、滴下口が設けられており、当該滴下口の下部に排水タンク９に集積した水が排水されるようになっている。
次に水集積装置１０１による水集積方法について、図１〜５を参照して説明する。まず、水集積装置１０１が運転されると、水集積装置１０１内の送風ファン８が作動されて、吸気口５から空気（湿り空気１２）が、吸気フィルター６を介して、水集積装置１０１内に取り込まれる。吸湿ユニット１は、ステッピングモーター１０によって駆動されて、ステッピングモーター１０の回転軸のまわりを所定の時間間隔及び回転角で回転する。
水集積装置１０１に取り込まれた空気（湿り空気１２）は、吸湿エリア２５を通過するときに、吸湿ユニット１の高分子吸湿材２と接触する。吸湿エリア２５では、加熱ヒーター４が作動しないため、室温において親水性である高分子吸湿材２は、空気（湿り空気１２）中の水分を吸湿する。これによって、吸湿エリア２５を通過する湿り空気１２は除湿され、除湿された空気（乾燥空気１３）が排気口７から排気される。
空気（湿り空気１２）中の水分を吸湿した吸湿ユニット１の前記各素子は、ステッピングモーター１０によって駆動されて、順に吸湿エリア２５から放出エリア２４内へと移動する。放出エリア２４内では、前記各素子の加熱ヒーター４のヒーター電極がヒーター用固定電極と接触して通電することにより、各高分子吸湿材２が加熱ヒーター４により加熱される。さらに、吸湿ユニット１の回転により前記各素子が水集積装置１０１の最下部に到達すると、所定のタイミングで、当該素子の加熱ヒーター４に超音波振動が与えられる。
加熱ヒーター４により、基材３と、基材３を介して高分子吸湿材２とが加熱されることにより、高分子吸湿材２はＬＣＳＴ以上となり、水との親和性が低下して疎水性となる。その結果、高分子吸湿材２に吸湿された水分は、液体の水として高分子吸湿材２から放出される。ここで、放出された水は、高分子吸湿材２内部の孔部分に留まるか又は高分子吸湿材２からわずかに滲み出る。このように、高分子吸湿材２から放出された微量の水を取り出すことは難しい。本発明では、超音波振動を用いて、放出された微量の水を、高分子吸湿材２の表面に取り出すことができる。図４は、吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０１の最下部に移動した後、超音波振動子１１が加熱ヒーター４に接触する前の素子の様子を示す図である。この段階では、高分子吸湿材２から放出された水は、まだ高分子吸湿材２の表面に取り出されていない。図５は、吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０１の最下部に移動した後、超音波振動子１１が加熱ヒーター４と接触した後の素子の様子を示す図である。超音波振動が基材３を介して高分子吸湿材２に伝わり、これにより、放出された水が高分子吸湿材２の表面に取り出されることにより、集積される。このようにして集積された水は、滴下水１４として排水タンク９に排出される。
特に、高分子吸湿材２が多孔質である場合には、より多くの水を高速で吸湿させることができるが、吸湿させた水を回収することが非常に困難である。図１は、多孔質の高分子吸湿材２を用いた場合の、空気中の水（水蒸気）の吸湿および放出の様子を模式的に示す図である。多孔質の高分子吸湿材では、高分子吸湿材のバルク部分２６の間に多数の孔部分２７が形成されている。図１のＡは高分子吸湿材が親水性である状態を示す図である。かかる状態では、空気中の水は高分子吸湿材に吸湿されて、図中ドットで示すように高分子吸湿材のバルク部分に存在する。この水を吸湿させた高分子吸湿材が外部刺激に応答して水との親和性が低下して疎水性になると、図１のＢに示すように水を放出し、放出された水は、高分子吸湿材のバルク部分から滲み出て、孔部分の中にとどまる。本発明では、多孔質の高分子吸湿材に対しても、超音波振動子のような振動部により振動を与えることにより、図１のＣに示すように、孔部分の中にとどまっている水を高分子吸湿材の外部に取り出すことができる。
本発明では、外部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含む高分子吸湿材２を用いて、当該高分子吸湿材２に吸湿させた水を、前記高分子吸湿材２に外部刺激を付与して、水との親和性を低下させるとともに、水との親和性が低下した高分子吸湿材２に振動を与えることにより、高分子吸湿材２から放出された水を効率的に集積することができる。
さらに、高分子吸湿材２として、そのＬＣＳＴが、室温を超える程度の温度、例えば４０℃以上の比較的低温の温度、例えば４０℃〜１００℃、より好ましくは４０℃〜７０℃の応答性高分子を用いることにより、調湿装置に用いた時に、従来の調湿装置のように、過冷却や大きな熱量を用いずに、高分子吸湿材がＬＣＳＴ以上となるように加熱するだけで吸収した水分を液体状態で直接取り出すことができる。
本実施の形態では、高分子吸湿材２を含む複数の素子が放射状に配置されて、回転する仕組みとなっているので、吸湿エリア２５内にある複数の素子を吸湿に用いつつ、放出エリア２４内にある残りの複数の素子において刺激および振動を与えて水を取り出すことができる。すなわち、吸湿と放出とを並行して行なうことができる。
基材３は、加熱ヒーター４の熱を、当該基材３を介して高分子吸湿材２に伝えることが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、アルミニウム、ステンレス等の金属をより好適に用いることができる。また、基材３の材料は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリアクリレート等の樹脂；シリカ、セラミック等であってもよい。基材３の材料として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を用いる場合は、基材３の表面に、カーボンブラック、酸化鉄粒子等の光熱変換材、または、酸化鉄系セラミック粒子、マグネタイトナノ粒子等の磁気熱変換材を塗布したものであることがより好ましい。これにより、光照射や磁場等の投入によって、基材３を加熱することができ、よって、高分子吸湿材２を加熱することができる。
基材３への高分子吸湿材２の積層方法も特に限定されるものではないが、例えば、バインダー、シランカップリング剤等により積層する方法を用いることができる。
また、上述した例では、板状の基材３上に高分子吸湿材２が積層されてなる積層体の、基材３側に、基材３に接するように板状の加熱ヒーター４が設けられ、加熱ヒーター４と接触して加熱ヒーター４に超音波振動を伝えることができる位置に、超音波振動子１１が配置されるが、超音波振動子１１は、高分子吸湿材２と接触して高分子吸湿材２に直接超音波振動を伝えることができる位置に配置されていてもよい。更に、上述した例では、板状の基材３上に高分子吸湿材２が積層されてなる積層体の、基材３側に、基材３に接するように板状の加熱ヒーター４が設けられているが、加熱ヒーター４は、板状の基材３上に高分子吸湿材２が積層されてなる積層体の、高分子吸湿材２側に設けられていてもよい。かかる場合、超音波振動子１１は、加熱ヒーター４と接触して加熱ヒーター４に超音波振動を伝えることができる位置に配置されていてもよいし、基材３と接触して高分子吸湿材２に超音波振動を伝えることができる位置に配置されていてもよい。
上述した例では、高分子吸湿材２を振動させて、高分子吸湿材２から滲出する水を取り出すための振動部として、超音波振動子１１を用いているが、振動部は、超音波領域の周波数の振動を与えるものであれば、その構成は特に限定されるものではない。また、振動部としては、超音波振動子以外にも、例えば、高周波印加による振動磁子、エレクトレット、Ｆｅ−Ｇａ等の磁歪振動子、水晶振動子、自励振動する高分子ゲル等を用いることができる。また、振動部は、共振体を備えていてもよい。
上述した例では、水集積装置１０１は、筐体、吸気口５、吸気フィルター６、送風ファン８、排気口７、及び排水タンク９を備えている。かかる水集積装置１０１は、それ自体で調湿装置としても利用することができる。しかし、水集積装置１０１は、これらを除いた水集積部のみで構成されていてもよい。すなわち、水集積装置１０１は、吸湿ユニット１と、ステッピングモーター１０と、超音波振動子１１とを少なくとも備えた装置であってもよい。かかる場合は、水集積装置１０１は、部品として、調湿装置に組み込むことができる。
上述した例では、高分子吸湿材２に効率的に熱による刺激を付与するために、板状の加熱ヒーター４を用いているが、加熱ヒーター４の形状は板状に限定されるものではなく、高分子吸湿材２に沿って配置することができるものであればよい。また、高分子吸湿材２に熱による刺激を与えることができれば、加熱ヒーター４以外の加熱装置を用いてもよい。かかる加熱装置としては、例えば、ハロゲンランプ、赤外線ランプ、キセノンランプ等を挙げることができる。
また、上述した例では、高分子吸湿材２として、板状または層状の高分子吸湿材を用いているが、高分子吸湿材２の形状も、これに限定されるものではなく、例えば粒子状であってもよい。
上述した例では、吸湿ユニット１は、１２個の前記素子を備えているが、前記素子の数はこれに限定されるものではない。また、上述した例では、放出エリア２４に３個の素子が存在し、吸湿エリア２５に９個の素子が存在しているが、その割合もこれに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
上述した例では、吸湿ユニット１は、ステッピングモーター１０によって駆動され、所定の時間間隔及び所定の回転角で回転するようになっているが、ユーザーからの指示に応じて回転するようにしてもよく、吸湿エリア２５内の空気流通路に吸湿量を検知するセンサーを設け、当該吸湿量が所定値以上になったときに回転するようにしてもよい。
また、ヒーター用固定電極及び超音波振動子１１は、放出エリア２４内に存在する素子の一部又は放出エリア２４内に存在する単一の素子の加熱ヒーター４と接触する位置に配置されていてもよい。例えば、ヒーター用固定電極及び超音波振動子１１は、素子が水集積装置１０１の最下部に到達したときに、当該素子の加熱ヒーター４と接触する位置に配置されていてもよい。或いは、放出エリア２４内に存在する素子の一部の加熱ヒーター４と接触する位置にヒーター用固定電極のみが配置され、他の一部の加熱ヒーター４と接触する位置に超音波振動子１１のみが配置されていてもよい。
また、上述した例では、高分子吸湿材２としては、ＬＣＳＴを持つ温度応答性高分子を含む高分子吸湿材を用いているが、温度応答性高分子であればＬＣＳＴ型ではない温度応答性高分子を含む高分子吸湿材であってもよいし、他の刺激に応答する刺激応答性高分子を含む高分子吸湿材を用いることもできる。他の刺激に応答する刺激応答性高分子を含む高分子吸湿材を用いる場合は、加熱ヒーター４の代わりに、刺激付与部として、赤外線、紫外線、可視光等の光、電場等、対応する刺激を与える装置を用いればよい。
上述した例では、高分子吸湿材２の表面に取り出された水は、滴下水１４として集積され、排水タンク９に排出されているが、取り出された水を、例えば、高速で回転させる遠心法によって、集積することもできる。
また、吸湿ユニット１に含まれる前記素子の形状、前記各素子間の間隔、空気流通壁２３の形状、排水タンク９の位置、筐体の形状等は、図２及び図３に示されるものに限定されるものではなく、適宜変更することができる。
〔実施の形態２〕
以下、本発明の他の一実施形態について詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図６は本発明の実施の形態２に係る水集積装置１０２の縦断面図を示し、図７は水集積装置１０２の横断面図を示す。
本実施の形態では、送風ファン８が排気口側に配置されている。よって、空気流通路には、空気の入り口側から順に、吸気口５、吸気フィルター６、吸湿ユニット１、送風ファン８、及び排気口７が設けられている。
また、吸湿ユニット１は、図６及び図７に示すように、基材３上に高分子吸湿材２が積層されてなる積層体の、基材３側に、基材３に接するように加熱ヒーター４が設けられた素子が、複数個、円筒の側面上に、固定された部材である。前記円筒は、水集積装置１０２内で、吸気口５が形成されている筐体の側面に対して垂直な方向に延びるステッピングモーター１０の回転軸を中心軸とする円筒である。各素子は、前記円筒の側面上に、等間隔に相互に隣り合うように並べて配置されている。吸湿ユニット１は、ステッピングモーター１０の回転軸を回転軸として、図７中に矢印で示す方向（反時計回り）に回転可能となっている。吸湿ユニット１の回転は、ステッピングモーター１０によって駆動される。
図７は、水集積装置１０２を、前記円筒を吸気口５が形成されている筐体の側面に平行な面で２等分する断面で切断した横断面図である。本実施の形態では、吸湿ユニット１の各素子は、前記円筒の側面上に、近接して並べて配置した場合に、全体として円筒形を形成するように、横断面が円弧状の形状を有している。すなわち、基材３、高分子吸湿材２および加熱ヒーター４は、横断面が円弧状に曲がった板状の形状を有する。このとき、吸湿ユニット１の各素子は、高分子吸湿材２が円弧の外側に、加熱ヒーター４が円弧の内側に配置されるように配置されている。吸湿ユニット１は、ステッピングモーター１０によって駆動され、所定の時間間隔、及び所定の回転角で回転するようになっている。
図７に示すように、吸湿ユニット１が回転する領域は、水集積装置１０２の上部に位置する吸湿エリア２５と、水集積装置１０２の下部に位置する放出エリア２４とに区分されており、吸湿ユニット１が、所定の時間間隔、及び所定の回転角で一度回転する毎に、前記各素子の１つが吸湿エリア２５から放出エリア２４に移動し、前記各素子の１つが放出エリア２４から吸湿エリア２５に移動する。本実施の形態では、水集積装置１０２の下部に位置する２個の素子が、放出エリア２４内にある。放出エリア２４では、放出エリア２４内に移動した直後の最下部にある素子の加熱ヒーター４のヒーター電極と接触して加熱ヒーター４を通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極が配置されている。これにより、吸湿ユニット１の前記各素子が、ステッピングモーター１０で駆動された回転により、放出エリア２４に到達すると、各素子の加熱ヒーター４がそれぞれ通電により作動するようになっている。
放出エリア２４では、さらに、吸湿ユニット１の回転により、前記各素子が水集積装置１０２の最下部に到達したときに、前記各素子の加熱ヒーター４に近接する位置に超音波振動子１１が備えられている。吸湿ユニット１の前記各素子が、吸湿ユニット１の回転により、前記各素子が水集積装置１０２の最下部に到達すると、超音波振動子１１が図示しない制御部によって、所定のタイミングで加熱ヒーター４に接触して、加熱ヒーター４に超音波振動を伝達するようになっている。超音波振動子１１は、素子の加熱ヒーター４及び基材３を介して高分子吸湿材２にそれぞれ超音波振動を与える。
なお、吸気口５から取り込まれた空気は、空気流通壁２３によって、吸湿エリア２５のみを流通し、放出エリア２４には流通しないようになっている。
放出エリア２４の下部には、滴下口が設けられており、当該滴下口の下部に排水タンク９に集積した水が排水されるようになっている。
次に水集積装置１０２による水集積方法について、図６〜９を参照して説明する。まず、水集積装置１０２が運転されると、水集積装置１０２内の送風ファン８が動作されて、吸気口５から空気（湿り空気１２）が、吸気フィルターを介して、水集積装置１０２内に取り込まれる。吸湿ユニット１は、ステッピングモーター１０によって駆動されて、ステッピングモーター１０の回転軸のまわりを所定の時間間隔及び回転角で回転する。
水集積装置１０２に取り込まれた空気（湿り空気１２）は、吸湿エリア２５を通過するときに、吸湿ユニット１の高分子吸湿材２と接触する。吸湿エリア２５では、加熱ヒーター４が作動しないため、室温において親水性である高分子吸湿材２は、空気（湿り空気１２）中の水分を吸湿する。これによって、吸湿エリア２５を通過する湿り空気は除湿され、除湿された空気（乾燥空気１３）が排気口７から排気される。
空気（湿り空気１２）中の水分を吸湿した吸湿ユニット１の前記各素子は、ステッピングモーター１０によって駆動されて、順に吸湿エリア２５から放出エリア２４内へと移動する。放出エリア２４内では、各素子の加熱ヒーター４のヒーター電極がヒーター用固定電極と接触して通電することにより、高分子吸湿材２が加熱ヒーター４により加熱される。さらに、当該素子の加熱ヒーター４に超音波振動が与えられる。
加熱ヒーター４により、基材３と、基材３を介して高分子吸湿材２とが加熱されることにより、高分子吸湿材２はＬＣＳＴ以上となり、水との親和性が低下して疎水性となる。その結果、高分子吸湿材２に吸湿された水分は、液体の水として高分子吸湿材２から放出される。図８は、吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０２の最下部に移動した後、超音波振動子１１が加熱ヒーター４に接触する前の素子の様子を示す図である。この段階では、高分子吸湿材２から放出された水は、まだ高分子吸湿材２の表面に取り出されていない。図９は、吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０２の最下部に移動した後、超音波振動子１１が加熱ヒーター４と接触した後の素子の様子を示す図である。超音波振動が基材３を介して高分子吸湿材２に伝わり、これにより、放出された水が高分子吸湿材２の表面に取り出されることにより、集積される。このようにして集積された水は、滴下水１４として排水タンク９に排出される。
本実施の形態における、水を吸湿させた高分子吸湿材に外部刺激を付与して、水との親和性を低下させるとともに、水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与えることによる効果、吸湿ユニット１を回転させることによる効果については、実施の形態１と同じである。
また、基材３の材料、吸湿ユニット１の回転方法、並びに、振動部の構成は実施の形態１と同じである。高分子吸湿材２に含まれる刺激応答性高分子、刺激付与部、加熱ヒーター４の形状および種類、高分子吸湿材２の形状、並びに、刺激付与部及び振動部の構成については、実施の形態１と同様に変更可能である。
なお、上述した例では、吸湿ユニット１は、高分子吸湿材２が円弧の外側に、加熱ヒーター４が円弧の内側に配置されるように構成されているが、これとは逆に、吸湿ユニット１は、高分子吸湿材２が円弧の内側に、加熱ヒーター４が円弧の外側に配置されるように構成されていてもよい。かかる場合は、ヒーター用固定電極は、吸湿ユニット１の外側に配置される。
〔実施の形態３〕
以下、本発明のさらなる一実施形態について詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図１０は本発明の実施の形態３に係る水集積装置１０３の縦断面図を示し、図１１は水集積装置１０３の横断面図を示す。
本実施の形態は、実施の形態１の変形であり、実施の形態１とは、放出エリア２４内の構成のみが異なっている。即ち、本実施の形態では、図１０及び図１１に示すように、メイン吸湿ユニット１の回転により、最下部に移動した素子と対向して、水集積素子が備えられている。当該水集積素子は、四角形板状のサブ基材１６上にサブ高分子吸湿材１５が積層されてなる積層体の、サブ基材１６側に、サブ基材１６に接するように板状のサブ加熱ヒーター１７が設けられた部材である。また、当該水集積素子には、サブ加熱ヒーター１７と接触してサブ超音波振動子１８が備えられており、サブ超音波振動子１８がサブ加熱ヒーター１７に超音波振動を伝達することができるようになっている。
当該水集積素子は、サブ高分子吸湿材１５が、メイン吸湿ユニット１の回転により、最下部に移動した素子のメイン高分子吸湿材２と、所定の間隔を隔てて、互いに平行に対向するように配置されている。当該水集積素子は、図示しない制御部により、サブ加熱ヒーター１７の加熱、サブ超音波振動子１８による振動、および、サブ高分子吸湿材１５とメイン高分子吸湿材２との間隔を変更するための水集積素子の水平方向の前後移動を制御可能となっている。
図１２は、メイン吸湿ユニット１の回転により、最下部に移動した後、メイン超音波振動子１１がメイン加熱ヒーター４に接触する前の素子の様子を示す図である。この段階では、メイン高分子吸湿材２がメイン加熱ヒーター４により加熱されて水を放出しているが、メイン高分子吸湿材２から放出された水は、まだメイン高分子吸湿材２の表面に取り出されていない。一方、水集積素子は、サブ高分子吸湿材１５が、メイン高分子吸湿材２と、所定の間隔を隔てて、互いに平行に対向するように配置されており、サブ加熱ヒーター１７は加熱されていない状態である。
図１３は、メイン吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０３の最下部に移動した後、メイン超音波振動子１１がメイン加熱ヒーター４と接触した後の素子の様子を示す図である。超音波振動がメイン基材３を介してメイン高分子吸湿材２に伝わり、これにより、放出された水がメイン高分子吸湿材２の表面に取り出される。一方、水集積素子は、サブ高分子吸湿材１５が、メイン高分子吸湿材２と、所定の間隔を隔てて、互いに平行に対向するように配置されており、サブ加熱ヒーター１７は加熱されていない状態である。
この後、図１４に示すように、水集積素子は、図示しない制御部により制御されて、メイン吸湿ユニット１の素子に向かう方向に移動して、サブ高分子吸湿材１５が、メイン高分子吸湿材２と接触する。このとき、水集積素子は、サブ加熱ヒーター１７が作動していないため、室温において親水性であるサブ高分子吸湿材１５に、メイン高分子吸湿材２の表面に取り出された水が移動する。
メイン高分子吸湿材２の表面に取り出された水が、水集積素子のサブ高分子吸湿材１５に移動した後、水集積素子は、図示しない制御部により制御されて、再び、最下部に移動した素子から離れる方向に移動する。これにより、サブ高分子吸湿材１５とメイン高分子吸湿材２との間隔は再び元の間隔に戻る。
図１２〜図１４に示される過程は、メイン吸湿ユニット１の各素子が、最下部に移動する度に繰り返される。メイン高分子吸湿材２から、水集積素子のサブ高分子吸湿材１５への、放出された水の移動が所定回数行われた後、水集積素子は、図示しない制御部により制御されて、再び、最下部に移動した素子から離れる方向に移動する。その後、水集積素子のサブ高分子吸湿材１５がサブ加熱ヒーター１７により加熱されるとともに、当該水集積素子のサブ加熱ヒーター１７にサブ超音波振動子１８から振動が与えられる。
その結果、図１５に示すように、サブ超音波振動子１８とサブ加熱ヒーター１７との接触により、超音波振動がサブ基板１６を介してサブ高分子吸湿材１５に伝わり、これにより、放出された水がサブ高分子吸湿材１５の表面に取り出されることにより、集積される。このようにして、集積された水は、滴下水１４として、排水タンク９に排出される。
本実施の形態によれば、メイン吸湿ユニット１の各素子に吸湿された水を、水集積素子に溜め、水集積素子が水を十分に吸湿した状態で、まとめて水を集積することができる。
〔実施の形態４〕
以下、本発明のさらなる一実施形態について詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図１６は本発明の実施の形態４に係る水集積装置１０４の縦断面図を示し、図１７は水集積装置１０４の横断面図を示す。
本実施の形態は、実施の形態２の変形であり、実施の形態２とは、放出エリア２４の構成のみが異なっている。即ち、本実施の形態では、図１６及び図１７に示すように、放出エリア２４に、メイン吸湿ユニット１の複数の素子が固定された円筒の側面に接する側面を有する円筒形のサブ吸湿ユニット１９が設けられている。サブ吸湿ユニット１９は、吸湿ユニット１の回転とともに、回転するようになっている。
サブ吸湿ユニット１９は、サブ基材１６上にサブ高分子吸湿材１５が積層されてなる積層体の、サブ基材１６側に、サブ基材１６に接するようにサブ加熱ヒーター１７が設けられた水集積素子が、複数個、円筒の側面上に固定された部材である。
また、サブ吸湿ユニット１９が回転したときに、円筒の最下部に移動する前記各水集積素子のサブ加熱ヒーター１７のヒーター電極と接触してサブ加熱ヒーター１７を通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極が配置されている。さらに、サブ吸湿ユニット１９の回転により、前記各水集積素子が円筒の最下部に到達したときに、前記各水集積素子のサブ加熱ヒーター１７に近接する位置にサブ超音波振動子１８が備えられている。サブ吸湿ユニット１９の前記各水集積素子が、円筒の最下部に到達すると、サブ超音波振動子１８が図示しない制御部によって、所定のタイミングでサブ加熱ヒーター１７に接触して、サブ加熱ヒーター１７に超音波振動を伝達するようになっている。サブ超音波振動子１８は、水集積素子のサブ加熱ヒーター１７及びサブ基材１６を介してサブ高分子吸湿材１５にそれぞれ超音波振動を与える。
なお、本実施の形態では、水集積装置１０４の下部に位置する３個の素子が、放出エリア２４内にある。放出エリア２４では、放出エリア２４内に移動した直後の素子のメイン加熱ヒーター４のヒーター電極と接触してメイン加熱ヒーター４を通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極が配置されている。放出エリア２４内に移動した直後の素子のメイン加熱ヒーター４に近接する位置には、さらにメイン超音波振動子１１が備えられている。これにより、メイン吸湿ユニット１の前記各素子が、ステッピングモーター１０で駆動された回転により、放出エリア２４に到達すると、各素子のメイン加熱ヒーター４がそれぞれ通電により作動するようになっている。また、このメイン加熱ヒーター４が作動可能となっている素子においては、メイン超音波振動子１１が図示しない制御部によって、所定のタイミングでメイン加熱ヒーター４に接触して、メイン加熱ヒーター４に超音波振動を伝達するようになっている。メイン超音波振動子１１は、素子のメイン加熱ヒーター４及びメイン基材３を介してメイン高分子吸湿材２にそれぞれ超音波振動を与える。
図１８は、メイン吸湿ユニット１の回転により、放出エリア２４内に移動した後、メイン超音波振動子１１がメイン加熱ヒーター４に接触する前の素子の様子を示す図である。この段階では、メイン高分子吸湿材２がメイン加熱ヒーター４により加熱されて水を放出しているが、メイン高分子吸湿材２から放出された水は、まだメイン高分子吸湿材２の表面に取り出されていない。図１９は、メイン超音波振動子１１がメイン加熱ヒーター４に接触した後の素子の様子を示す図である。これにより、放出された水がメイン高分子吸湿材２の表面に取り出される。そして、メイン吸湿ユニット１の回転により、放出された水がメイン高分子吸湿材２の表面に取り出された素子が、水集積装置１０４の最下部に移動する。このとき、当該素子と接する、サブ吸湿ユニット１９の水集積素子は、サブ加熱ヒーター１７が通電していない状態であるため、室温において親水性であるサブ高分子吸湿材１５に、メイン高分子吸湿材２の表面に取り出された水が移動する。
このようにして、メイン吸湿ユニット１の回転により、メイン吸湿ユニット１を形成する円筒の最下部に移動する前記素子から、サブ吸湿ユニット１９の水集積素子に、メイン吸湿ユニット１の各素子で取り出された水が、順次移動する。これにより、メイン吸湿ユニット１の各素子による空気中の水の吸湿、放出、および、サブ吸湿ユニット１９の水集積素子への水集積が連続的に繰り返される。
その後、図２０に示すように、サブ吸湿ユニット１９の水集積素子に溜められた水は、適当なタイミングでサブ吸湿ユニット１９の最下部に備えられたヒーター用固定電極とサブ加熱ヒーター１７と接触させてサブ加熱ヒーター１７を作動させるとともに、サブ加熱ヒーター１７とサブ超音波振動子１８を接触させるように制御することにより、効率的に集積することができる。
〔実施の形態５〕
以下、本発明のさらなる一実施形態について詳細に説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図２１は本発明の実施の形態５に係る水集積装置１０５の縦断面図を示し、図２２は水集積装置１０５の横断面図を示す。
本実施の形態は、実施の形態２の変形であり、実施の形態２とは、放出エリア２４の構成のみが異なっている。即ち、本実施の形態では、図２１及び図２２に示すように、放出エリア２４に、メイン吸湿ユニット１の複数の素子が固定された円筒の側面に接する側面を有する円筒形の吸着ローラー２０が設けられている。吸着ローラー２０は、円筒形の回転体上に吸着材２１を固定した部材であり、吸湿ユニット１の回転とともに、回転するようになっている。
吸着材２１は、吸水性を有するスポンジ等の材料からなる。吸着ローラー２０の下部には、吸着ローラー２０の円筒形の側面に接する側面を有する円筒形の圧縮ローラー２２が設けられている。圧縮ローラー２２は、圧縮ローラーモーター２８により駆動されて、吸着ローラー２０の回転とともに、回転するようになっている。
図２４は、吸湿ユニット１の回転により水集積装置１０５の最下部に移動した後、超音波振動子１１が加熱ヒーター４に接触した後の素子の様子を示す図である。当該素子は、高分子吸湿材２が加熱ヒーター４により加熱され、さらに、この円筒の最下部において、加熱ヒーター４に超音波振動が与えられる。これにより、吸湿ユニット１を形成する円筒の最下部に存在する素子では、高分子吸湿材２から放出された水が、高分子吸湿材２の表面に取り出される。
このとき、当該素子と接する、吸着ローラー２０の吸着材２１の吸水性により、高分子吸湿材２の表面に取り出された水が、吸着材２１に吸水される。
このようにして、吸湿ユニット１の回転により、吸湿ユニット１を形成する円筒の最下部に移動する各素子から、吸着ローラー２０の吸着材２１に、当該素子から取り出された水が、順次移動する。これにより、吸湿ユニット１の各素子による空気中の水の吸湿、放出、および、吸着ローラー２０の吸着材２１への水集積が連続的に繰り返される。
その後、図２３に示されるように、吸着ローラー２０の吸着材２１に溜められた水は、適当なタイミングで、圧縮ローラー２２により、吸着材２１を加圧することにより、効率的に集積することができる。
〔高分子吸湿材の詳細〕
以下に、上述した各実施形態で用いられる、刺激応答性高分子を含む高分子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、「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。
上述した各実施形態では、刺激応答性高分子の乾燥体を含む高分子吸湿材を用いる。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、上述した各実施形態では、高分子ゲルの乾燥体を用いる。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、前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。
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可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いる。
前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等を挙げることができる。
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、外部刺激に晒された高分子が、外部刺激に応答して、その親水性と疎水性との間で可逆的に変化することをいう。
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（水蒸気）の吸湿と、吸湿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。
前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の共重合体を挙げることができる。
また、温度応答性高分子は、これらの高分子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を挙げることができる。
前記架橋剤としては、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。
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、それらと温度応答性高分子およびｐＨ応答性高分子の少なくともいずれかとの共重合体、前記光応答性高分子の架橋体、または、前記共重合体の架橋体を挙げることができる。
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、カルボキシル基含有高分子とアミノ基含有高分子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、または、これらの架橋体を挙げることができる。
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、カルボキシル基含有高分子とアミノ基含有高分子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、または、これらの架橋体を挙げることができる。
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、他のモノマーとしては、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。
或いは、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。
前記刺激応答性高分子の分子量も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。
前記刺激応答性高分子の製造方法も特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜選択して用いることができる。また、多孔質の前記刺激応答性高分子の製造方法も特に限定されるものではないが、例えば、凍結乾燥、真空乾燥等により、前記刺激応答性高分子を、乾燥させることにより、製造することができる。
なお、高分子の乾燥体に、空気中の水分（水蒸気）が吸着され、且つ、吸収されることを、学術的には収着と称する。しかし、本発明においては、該乾燥体の内部に吸収された水分を、外部刺激を与えることにより放出することを主眼としているため、該乾燥体の内部に空気中の水分が吸収される現象を「吸湿」と称し、外部刺激を与えることにより液体の水を水滴として放出する現象を、「水（水分）の放出」と称する。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る水集積装置は、外部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含む高分子吸湿材と、前記高分子吸湿材の水との親和性を低下させるための外部刺激を付与する刺激付与部と、水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与えて、高分子吸湿材から放出された水を集積するための振動部とを備えている。
前記の構成によれば、高分子吸湿材から放出された水を効率的に集積することができるという効果を奏する。
本発明の態様２に係る水集積装置は、前記態様１において、前記振動部が、前記高分子吸湿材に超音波振動を与える超音波振動部であってもよい。
前記の構成によれば、高分子吸湿材から放出された水を、水と高分子吸湿材とのわずかな固有振動数の違いにより、動きやすい水として効率的に集積することができるという効果を奏する。
本発明の態様３に係る水集積装置は、前記態様１または２において、前記刺激応答性高分子が、多孔質であってもよい。
前記の構成によれば、より多くの水を高速で吸湿させることができるとともに、高分子吸湿材から放出された水を効率的に集積することができるという効果を奏する。
本発明の態様４に係る水集積装置は、前記態様１〜３のいずれかにおいて、前記外部刺激は熱、光、電場、またはｐＨであってもよい。
前記の構成によれば、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、吸湿材の水に対する親和性を変化させて吸湿材に吸湿された水分を放出させることができる。
本発明の態様５に係る水集積方法は、外部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含む高分子吸湿材であって、空気中の水を吸湿させた高分子吸湿材に、外部刺激を付与して、水との親和性を低下させる工程と、水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与えて、高分子吸湿材から放出された水を集積する工程とを含む。
前記の構成によれば、高分子吸湿材から放出された水を効率的に集積することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る調湿装置は、前記水集積装置を備えている。
前記の構成によれば、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく調湿することができるという効果を奏する。
本発明に係る水集積装置及び水集積方法によれば、高分子吸湿材から放出された水を効率的に集積することができるので、調湿装置に用いた場合に過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができる。
それゆえ、本発明に係る水集積装置及び水集積方法は、非常に有用であり、調湿装置に好適に用いることができる。
１ 吸湿ユニット
２ 高分子吸湿材又はメイン高分子吸湿材
３ 基材又はメイン基材
４ 加熱ヒーター又はメイン加熱ヒーター（刺激付与部）
５ 吸気口
６ 吸気フィルター
７ 排気口
８ 送風ファン
９ 排水タンク
１０ ステッピングモーター
１１ 超音波振動子又はメイン超音波振動子（振動部）
１２ 湿り空気
１３ 乾燥空気
１４ 滴下水
１５ サブ高分子吸湿材
１６ サブ基材
１７ サブ加熱ヒーター（刺激付与部）
１８ サブ超音波振動子（振動部）
１９ サブ吸湿ユニット
２０ 吸着ローラー
２１ 吸着材
２２ 圧縮ローラー
２３ 空気流通壁
２４ 放出エリア
２５ 吸湿エリア
２６ 高分子吸湿材のバルク部分
２７ 高分子吸湿材の孔部分
２８ 圧縮ローラーモーター

Claims (5)

  1. 外部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含む高分子吸湿材と、
    前記高分子吸湿材の水との親和性を低下させるための外部刺激を付与する刺激付与部と、
    水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与える振動部とを備えていることを特徴とする水集積装置。
  2. 前記振動部は、前記高分子吸湿材に超音波振動を与える超音波振動部であることを特徴とする請求項１に記載の水集積装置。
  3. 前記刺激応答性高分子は、多孔質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水集積装置。
  4. 前記外部刺激は熱、光、電場、またはｐＨであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水集積装置。
  5. 外部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含む高分子吸湿材であって、空気中の水を吸湿させた高分子吸湿材に、外部刺激を付与して、水との親和性を低下させる工程と、
    水との親和性が低下した高分子吸湿材に振動を与える工程とを含むことを特徴とする、水集積方法。
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