JP7002048B2 - Liquid moisture absorbing material for humidity control system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a liquid hygroscopic material that can be suitably used for a humidity control system that dehumidifies and humidifies air.
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。
Conventionally, as a material (hygroscopic agent or desiccant) that absorbs moisture in the air, not only a solid material but also a liquid material is known. As a typical liquid moisture absorbing material, an aqueous solution of a salt of
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。 The ionic liquid is a salt that exists as a liquid, and a salt having a melting point of 100 ° C. or lower or 300 ° C. or lower is generally referred to as an ionic liquid. Typical configurations of ionic liquids include organic cations and organic anions, or combinations of organic cations and inorganic anions.
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。
Examples of the system for controlling the humidity of air using an ionic liquid as a liquid moisture absorbing material include an air treatment apparatus disclosed in
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。 In this air treatment device, for example, in a humidification operation, outdoor air is taken in from one flow path and brought into contact with an ionic liquid stored in one container of the main body of the device to capture the moisture in the air. The air that has been supplemented with moisture and dried (dehumidified) is discharged to the outside of the room. In addition, outdoor air is taken in from the other flow path and comes into contact with the ionic liquid stored in the other container of the main body of the device. At this time, since the ionic liquid captures the water, the water is released from the ionic liquid to the air by being heated. As a result, the air is humidified and supplied to the room. Further, in the dehumidifying operation, the moisture in the indoor air is captured by the ionic liquid and returned to the room, and the captured moisture is released to the air from the outside and discharged to the outside.
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。
In the air treatment apparatus disclosed in
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。
However, in this configuration, the air is merely brought into contact with the stored ionic liquid, and it is not possible to efficiently remove the moisture in the air or efficiently dissipate the moisture to the air. Not considered at all. Further,
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。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a liquid hygroscopic material containing an ionic liquid, which can be suitably used for a humidity control system for dehumidifying and humidifying air. And.
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、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、含水率の上昇によりその粘度が低下するイオン液体を含有する構成である。 In the liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to the present disclosure, in order to solve the above-mentioned problems, a moisture absorbing portion that absorbs moisture contained in the air by the liquid moisture absorbing material and a moisture absorbed by the liquid moisture absorbing material are absorbed in the air. It is provided with a moisture-releasing portion that discharges moisture to the air, and a humidifying portion that dissipates the released moisture to the air to humidify the moisture. However, it is used in a humidity control system in which an air contact portion for contacting the liquid moisture absorbing material with air is provided by supplying the liquid moisture absorbing material to the air flow path, and is used in a range of at least 0 ° C to 5 ° C. It is a liquid and contains an ionic liquid whose viscosity decreases as the water content increases.
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。 According to the above configuration, since the liquid moisture absorbing material contains an ionic liquid which is a liquid at a low temperature, the air can be satisfactorily dehumidified or humidified even in a low temperature environment.
また、空気接触部が吸湿部に設けられている場合には、空気接触部に液体吸湿材料を供給する際には含水率が低く粘度が相対的に高くなるので、当該液体吸湿材料と空気との接触時間を有効に確保して、良好に空気中の水分を吸湿することができる。また、液体吸湿材料が十分に吸湿すれば粘度が相対的に低いので、当該液体吸湿材料を空気接触部から速やかに排出することができる。 Further, when the air contact portion is provided in the moisture absorbing portion, the water content is low and the viscosity is relatively high when the liquid moisture absorbing material is supplied to the air contact portion. It is possible to effectively secure the contact time of the air and to absorb the moisture in the air satisfactorily. Further, if the liquid hygroscopic material sufficiently absorbs moisture, the viscosity is relatively low, so that the liquid hygroscopic material can be quickly discharged from the air contact portion.
あるいは、空気接触部が放湿部に設けられている場合には、十分に水分を含み流動性の低い液体吸湿材料を速やかに空気接触部に供給することができる。また、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。 Alternatively, when the air contact portion is provided in the moisture release portion, a liquid moisture absorbing material containing sufficient moisture and having low fluidity can be quickly supplied to the air contact portion. Further, even if the water content is high and the viscosity is low, if the air has a relatively high temperature, the water contained in the liquid hygroscopic material can be sufficiently dissipated to the air.
このような構成を有する液体吸湿材料であれば、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。 Any liquid hygroscopic material having such a configuration can be suitably used for a humidity control system for dehumidifying and humidifying air.
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。 The present invention has the effect that it is possible to provide a liquid moisture absorbing material containing an ionic liquid, which can be suitably used for a humidity control system for dehumidifying and humidifying air with the above configuration.
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、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、含水率の上昇によりその粘度が低下するイオン液体を含有する構成である。 The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to the present disclosure includes a moisture absorbing portion that absorbs moisture contained in the air by the liquid absorbing material, a moisture absorbing portion that releases the moisture absorbed by the liquid moisture absorbing material into the air, and a moisture absorbing portion. A humidifying section that dissipates and humidifies the released moisture to the air is provided, and at least one of the moisture absorbing section and the moisture releasing section is provided with the liquid moisture absorption in the air flow path while flowing air through the air flow path. It is used in a humidity control system in which an air contact portion is provided to bring the liquid moisture absorbing material into contact with air by supplying the material. It is configured to contain an ionic liquid whose viscosity decreases as it rises.
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。 According to the above configuration, since the liquid moisture absorbing material contains an ionic liquid which is a liquid at a low temperature, the air can be satisfactorily dehumidified or humidified even in a low temperature environment.
また、空気接触部が吸湿部に設けられている場合には、空気接触部に液体吸湿材料を供給する際には含水率が低く粘度が相対的に高くなるので、当該液体吸湿材料と空気との接触時間を有効に確保して、良好に空気中の水分を吸湿することができる。また、液体吸湿材料が十分に吸湿すれば粘度が相対的に低いので、当該液体吸湿材料を空気接触部から速やかに排出することができる。 Further, when the air contact portion is provided in the moisture absorbing portion, the water content is low and the viscosity is relatively high when the liquid moisture absorbing material is supplied to the air contact portion. It is possible to effectively secure the contact time of the air and to absorb the moisture in the air satisfactorily. Further, if the liquid hygroscopic material sufficiently absorbs moisture, the viscosity is relatively low, so that the liquid hygroscopic material can be quickly discharged from the air contact portion.
あるいは、空気接触部が放湿部に設けられている場合には、十分に水分を含み流動性の低い液体吸湿材料を速やかに空気接触部に供給することができる。また、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。 Alternatively, when the air contact portion is provided in the moisture release portion, a liquid moisture absorbing material containing sufficient moisture and having low fluidity can be quickly supplied to the air contact portion. Further, even if the water content is high and the viscosity is low, if the air has a relatively high temperature, the water contained in the liquid hygroscopic material can be sufficiently dissipated to the air.
このような構成を有する液体吸湿材料であれば、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。 Any liquid hygroscopic material having such a configuration can be suitably used for a humidity control system for dehumidifying and humidifying air.
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、その分子量が１００～３００未満の範囲内である構成であってもよい。 In the liquid hygroscopic material for a humidity control system having the above structure, the ionic liquid may have a molecular weight in the range of 100 to less than 300.
前記構成によれば、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することがなく、イオン液体として中庸のイオン強度が得られるので、良好な吸湿性能を得ることができる。 According to the above configuration, the cation or anion molecule is not too small or too large, and a moderate ionic strength can be obtained as an ionic liquid, so that good moisture absorption performance can be obtained.
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、液体である温度の下限が－２０℃以上である構成であってもよい。 Further, in the liquid hygroscopic material for a humidity control system having the above configuration, the ionic liquid may have a configuration in which the lower limit of the temperature of the liquid is −20 ° C. or higher.
前記構成によれば、－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を良好に動作させることができる。 According to the above configuration, if the ionic liquid is liquid at −20 ° C. or higher, the humidity control system can be operated well even in most cold regions.
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、そのカチオンが、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、ホスホニウムの少なくともいずれかである構成であってもよい。 Further, in the liquid moisture absorbing material for a humidity control system having the above configuration, the ionic liquid may have a configuration in which the cation is at least one of imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, ammonium, and phosphonium.
前記構成によれば、これらカチオンのイオン液体を用いることにより、少なくとも０℃～５℃の範囲内において液体であり、かつ、含水率の上昇によりその粘度が低下するイオン液体を得ることができる。 According to the above configuration, by using the ionic liquids of these cations, it is possible to obtain an ionic liquid which is a liquid at least in the range of 0 ° C. to 5 ° C. and whose viscosity decreases as the water content increases.
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。 Further, in the liquid moisture absorbing material for a humidity control system having the above configuration, the humidity control system includes a water condensing portion that condenses the moisture released from the moisture discharging portion, and the humidifying portion is the water. The condensed portion may be configured to be humidified by using condensed water.
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。 According to the above configuration, in the humidity control system, the released water can be used as condensed water, so that it is not necessary to replenish the humidifying water from the outside, and excess water can be stored.
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。 Further, the liquid moisture absorbing material for a humidity control system having the above configuration contains water in advance, and the content of the water exceeds 10% by weight with respect to the total amount of the ionic liquid and water. You may.
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。 According to the above configuration, even if the ionic liquid has flammability, by preliminarily containing water in the liquid moisture-absorbing material, the flammability of the liquid moisture-absorbing material can be suppressed or the flammability can be eliminated. Can be done.
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。 Further, the liquid hygroscopic material for a humidity control system having the above configuration may further contain a flame retardant.
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。 According to the above configuration, even if the ionic liquid is flammable, the flammability of the liquid hygroscopic material can be suppressed by adding a flame retardant.
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。 Further, in the liquid moisture absorbing material for a humidity control system having the above structure, the ionic liquid may have a saturated water content of more than 20% by weight in the range of 0 ° C. to 5 ° C.
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。 According to the above configuration, the liquid hygroscopic material can absorb moisture from the surroundings and accumulate a large amount of water when the humidity control system is not in the humidifying operation. Therefore, when the humidity control system starts the humidification operation, the accumulated water can be released at once to quickly humidify.
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。 Further, in the liquid hygroscopic material for a humidity control system having the above configuration, the ionic liquid has a water content of 10% by weight after 1 hour has passed in a state where the relative humidity of the surroundings is in the range of 30 to 95%. It may be a configuration that exceeds.
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。 According to the above configuration, the liquid hygroscopic material can absorb moisture from the surroundings and accumulate a large amount of water when the humidity control system is not in the humidifying operation. Therefore, when the humidity control system starts the humidification operation, the accumulated water can be released at once to quickly humidify.
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。 Hereinafter, typical embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding elements are designated by the same reference numerals throughout all the figures, and the overlapping description thereof will be omitted.
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。 First, a typical configuration example of a humidity control system using the liquid moisture absorbing material according to the present disclosure will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2 (A) and 2 (B).
［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。
[Example of humidity control system configuration]
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
By providing the
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。
The
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。
Here, in the schematic configuration shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
In the
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。
The more specific configuration of the
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。
At this time, the
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。
Similarly to the
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。
Further, as shown in FIG. 2B, a
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。
The specific configuration of the
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。
The specific configuration of the space-filling solid 23 is not particularly limited, but typically, a configuration in which a hollow columnar body is filled along the flow direction of the liquid moisture absorbing material can be mentioned, and more specifically, for example. , Honeycomb structure can be mentioned. Since the space-filling solid 23 such as the honeycomb structure has a very large surface area as compared with a simple tubular member, the hygroscopic
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。 When the space-filling solid 23 is a honeycomb structure, the honeycomb structure may generally be a structure in which hollow regular hexagonal columns are arranged in parallel without gaps. However, the cross-sectional shape of the honeycomb structure is not necessarily limited to a regular hexagon, and may be a shape similar to a regular hexagon, or may be another cross-sectional shape that is usually regarded as “honeycomb shape”. The honeycomb structure in the present embodiment is not limited to a structure having a regular hexagonal cross-sectional shape in a narrow sense, and may be a structure in a broad sense including a similar shape or the like. Further, the cross section of the columnar body is not limited to one type, and a columnar body having a plurality of types of cross sections may be filled.
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。 If the space-filling solid 23 is configured to fill a columnar body such as a honeycomb structure, air flows in a direction intersecting (or orthogonal to) the longitudinal direction of the columnar body (that is, the flow direction of the liquid moisture absorbing material). It suffices if the liquid moisture absorbing material is provided with a structure that allows air to come into good contact with the material. As a typical example, a configuration in which a through hole such as a slit through which air can flow can be provided in the intersecting direction of the honeycomb structure can be mentioned.
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。 Further, when the space-filling solid 23 is not a structure for filling a columnar body but a structure for filling a polyhedron, the liquid moisture absorbing material is located on a wall surface where the polyhedra are adjacent to each other and is in the flow direction of the liquid moisture absorbing material. It suffices to form a through hole to the extent that the water can flow. Further, the positions of the through holes do not necessarily have to be provided so as to be continuous along the flow direction, and the positions of the through holes adjacent to the flow direction may be intentionally shifted. This makes it possible to bend the flow of the liquid hygroscopic material and improve the frequency of contact with air.
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。
Further, the moisture absorbing
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。
Further, if the linear body, rod-shaped body, or plate-shaped body is regarded as a "parallel arrangement member" to be arranged in parallel with the hygroscopic
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。 The specific configuration of the physical shape formed on the surface of the parallel arrangement member is not particularly limited. For example, examples of the concavo-convex shape include a shape in which a linear body line undulates (winds and undulates), a shape in which a rod-shaped rod undulates, and a shape in which a plate-shaped plate undulates. Examples of the hole shape include a shape in which a plurality of holes are formed on the surface of the parallel arrangement member, a configuration in which the parallel arrangement member itself is formed of a porous body, and the like. Examples of the crack shape include a branch of a line or a rod, a crack formed in a part of a plate-like body, and the like. Only one type of these physical shapes may be formed with respect to the parallel arrangement member, or two or more types may be formed in combination.
［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。
[Liquid hygroscopic material]
Next, the liquid hygroscopic material according to the present disclosure, which is suitably used for the above-mentioned
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、含水率（吸湿率または含水量）によりその粘度が低下するイオン液体を含有するものであればよい。なお、含水率は、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。 The liquid hygroscopic material according to the present disclosure may be a liquid in the range of at least 0 ° C. to 5 ° C. and may contain an ionic liquid whose viscosity decreases depending on the water content (moisture absorption rate or water content). .. In the present embodiment, the water content is defined as a percentage (%) of the weight of water with respect to the total weight of the ionic liquid and the weight of water (total amount of the ionic liquid and water). The specific method for measuring the water content is not particularly limited, and a known method based on weight (or mass) may be used.
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。
The ionic liquid is a liquid composed of anions and cations, and is said to refer to an ionic substance having a melting point of 300 ° C. or lower or 100 ° C. or lower, but the melting point is not necessarily limited as long as it is a liquid under the conditions of use. In the present disclosure, since it is used as a hygroscopic material in the
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。
If the temperature range of 0 ° C. to 5 ° C. is defined as the "required temperature range" for convenience, the temperature range in which the ionic liquid is a liquid in the present disclosure may include the required temperature range, and the upper limit and the lower limit thereof are particularly limited. Not done. The upper limit may be, for example, a temperature range within or above normal temperature (20 ° C. ± 15 ° C., that is, 5 ° C. to 35 ° C.). If the ionic liquid is a liquid in a temperature range including normal temperature, the
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。 In the present disclosure, the ionic liquid may not be a liquid in another temperature range as long as it is a liquid within the required temperature range. Since the required temperature range in the present disclosure is the temperature range assumed in winter, the ionic liquid which is a liquid within the required temperature range is almost always a liquid even at room temperature.
本開示に係る液体吸湿材料においては、前記の通り、イオン液体は、その含水率によりその粘度が低下するものであればよい。すなわち、本開示において用いられるイオン液体は、含水率が低ければ粘度が高く含水率が高ければ粘度が低いものであればよい。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。
In the liquid hygroscopic material according to the present disclosure, as described above, the ionic liquid may have a viscosity whose viscosity decreases depending on its water content. That is, the ionic liquid used in the present disclosure may have a high viscosity if the water content is low and a low viscosity if the water content is high. If the ionic liquid has a low water content and a high viscosity, the
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。 The specific type of ionic liquid is not particularly limited. In general, an ionic liquid can be freely molecularly designed depending on the specific structure of the cation or anion, the combination of the cation and the anion, and the like, depending on the purpose of use. However, the relationship between the physical characteristics of ionic liquids and the structure of cations or anions has not yet been fully elucidated. Therefore, in the present disclosure, as described above, a liquid in the required temperature range may be used. However, the molecular weight of the ionic liquid may be in the range of 100 to less than 300.
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。 According to the diligent studies of the present inventors, it is desirable that the ionic liquid desirable as a moisture absorbing material has a moderate ionic strength between cations and anions, and it is not desirable that the ionic strength is too strong or too weak. If the molecular weight of the ionic liquid is less than 100 or more than 300, the cation or anion molecule may be too small or too large to obtain moderate ionic strength, and good moisture absorption performance may not be obtained. There is.
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。 The more specific type of ionic liquid is not particularly limited. Typical cations include, for example, imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, ammonium, phosphonium, morpholinium, piperidinium, sulfonium and the like. Among these, imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, ammonium and phosphonium can be preferably used. Further, only one type of cation may be selected, or a plurality of types of cations may be mixed and used.
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。 Specific examples of the imidazolium include 1-butyl-3-methylimidazolium, 1-butyl-3-dodecylimidazolium, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, and the like. 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium, 2,3-dimethyl-1-propylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-2, 3-Dimethylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1- (2-hydroxyethyl) -3-methylimidazolium, 1- (3-hydroxypropyl) -3-methylimidazolium, 1-hexyl- 3-Methyl imidazolium, 1-methyl-3-propyl imidazolium, 1-methyl-3-octyl imidazolium, 1-methyl-3-pentyl imidazolium, 1-allyl-3-methyl imidazolium, 1-dodecyl- Examples thereof include 3-methylimidazolium, but the present invention is not particularly limited.
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。 Specific pyridiniums include, for example, 1-ethylpyridinium, 1-propylpyridinium, 1-butylpyridinium, 1-hexylpyridinium, 1-octylpyridinium, 1-butyl-3-methylpyridinium, 1-butyl-4. -Methylpyridinium, 1-hexyl-4-methylpyridinium, 1-ethyl-3- (hydroxymethyl) pyridinium, 1-octyl-4-methylpyridinium and the like can be mentioned, but are not particularly limited.
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。 Specific examples of the pyrrolidinium include 1-methyl-1-propylpyrrolidinium, 1-ethyl-1-methylpyrrolidinium, 1-butyl-1-methylpyrrolidinium and 1- (2-methoxy). Ethyl) -1-methylpyrrolidinium and the like can be mentioned, but the present invention is not particularly limited.
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。 Specific examples of ammonium include trimethylpropylammonium, butylmethylammonium, diethyl (methyl) propylammonium, amyltriethylammonium, methyltrioctylammonium, trimethylhexylammonium, tributylmethylammonium, tetrapentylammonium, and cyclohexyltrimethylammonium. , Tetrapropylammonium, Tetrabutylammonium, Tetrahexylammonium, Tetraheptylammonium, Tetraoctylammonium, Tetraamylammonium and the like, but are not particularly limited.
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。 Specific examples of the phosphonium include tributylmethylphosphonium, tributyloctylphosphonium, tributylhexadecylphosphonium, tributyldodecylphosphonium, tributyl (2-methoxyethyl) phosphonium, trihexyl (tetradecyl) phosphonium, tetrabutylphosphonium and tetraoctylphosphonium. Etc., but are not particularly limited.
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。 Typical anions include halogen ions such as Cl- , Br- , and I-; nitrogen oxide-based (NO-based) ions such as NO 2- , NO 3- , etc .; BF 4- , PF 6- , AlCl 4- Halogen - based inorganic acid ions such as-, AsF 6- , SbF 6- , NbF 6- , TaF 6- , etc.; (CH 3 O) HPO 2- , CH 3 PO 3- , etc. Phosphonic acid ions; (CH 3 O) ) 2 PO 2- , (C 2 H 5 O) 2 PO 2- , etc. phosphate-based ions; CH 3 COO- , CH 3 SO 3- , CH 3 CH 2 OSO 3- , etc. Organic acid ions; CF 3 Halogen - based organic acid ions such as COO- , CF 3 SO 3- , (CF 3 SO 2 ) 3 C- , CF 3 CF 2 CF 2 COO- , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 COO-; (CF 3 SO) 2 ) 2 N- , (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N- , (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO) N- , (CN) 2 N- , etc. Not limited.
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。 Specific ionic liquids preferably used in the present disclosure include, typically, a combination of a cation having a short substituted carbon chain (total number of carbon atoms is 6 or less) and a carboxylic acid-based or phosphonic acid-based anion. be able to. More specifically, for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate, 1-ethyl-3-methylimidazolium methanesulfonate, 1-ethyl- 3-Methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide, 1-ethyl-3-methylimidazolium dimethylphosphate, 1- Examples thereof include ethyl-3-methylimidazolium ethyl phosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium methylphosphonate and the like.
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。 The liquid hygroscopic material according to the present disclosure may contain the above-mentioned ionic liquid, but may contain components other than the ionic liquid. Therefore, the liquid moisture absorbing material according to the present disclosure may be an ionic liquid itself, or may be a composition containing an ionic liquid and other components. Specific other components are not particularly limited, and examples thereof include known additives such as flame retardants, colorants, flavoring agents (fragrances), fungicides, antifoaming agents, and viscosity modifiers. Further, although two or more kinds of ionic liquids may be used, a hygroscopic agent (desiccant) other than the ionic liquid may be mixed.
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。
Among these, a flame retardant can be mentioned as a typical other component. As described in
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。 As the flame retardant, a known flame retardant can be preferably used as long as it can be dissolved or dispersed in the ionic liquid, although it depends on the type of the ionic liquid. Specific examples of the flame retardant include halogen-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, inorganic flame retardants, antimony-based flame retardants, silicone compounds, hindered amine compounds, organic metal compounds, nitrogen-containing compounds and the like. Not particularly limited. Only one kind of these flame retardants may be used, or two or more kinds may be appropriately combined.
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。 More specific flame retardants include, for example, tetrabromobisphenol A (TBBA), TBBA-bis (dibromopropyl ether), decabromodiphenyl ether (Deca-BDE), tribromofer, and bis (penta) as halogen-based flame retardants. Bromophenyl) ether, 1,2-bis (2,4,6-tribromophenoxy) ethane, hexabromocyclododecane (HBCD), ethylenebis (tetrabromophthalimide), poly (dibromophenol), hexabromobenzene (HBB) ), Bromine-based flame retardants such as polybrominated diphenyl ether (PBDE); chlorine-based flame retardants such as chlorinated paraffin, chlorocycloalkane-based (trade name: dechloran), and chlorendic acids.
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。 Further, for example, examples of the phosphorus-based flame retardant include triphenyl phosphate (TPP), tricresyl phosphate (TCP), trixylenyl phosphate (TXP), cresyldiphenyl phosphate (CDP), 2-ethylhexyldiphenyl phosphate, and t-butyl. Aromatic phosphates such as phenyldiphenyl phosphate, bis (t-butylphenyl) phenyl phosphate, tris (t-butylphenyl) phosphate, isopropylphenyldiphenyl phosphate, bis (isopropylphenyl) diphenyl phosphate, tris (isopropylphenyl) phosphate; Condensed phosphate esters such as bisphenol A bis-diphenyl phosphate (BDP), resorcinol bis-diphenyl phosphate (RDP), resorcinol bis-dixylenyl phosphate (RDX), biphenyl bis-diphenyl phosphate; Tris (dichloropropyl) phosphate, Triscro (Β-Chloropropeel), halogen-containing phosphoric acid ester such as trischloroethyl phosphate or halogen-condensed phosphoric acid ester containing; polyphosphates; red phosphorus; phosphoric acid ester amide; and the like can be mentioned.
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。 Further, for example, examples of the inorganic flame retardant include metal hydroxide compounds such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide; zinc compounds such as zinc borate, zinc stannate and zinc sulfide; zeolite, titanium oxide, silica and carbon. Nanofillers; antimony compounds such as antimony trioxide, antimony pentoxide, antimony tetroxide, sodium antimonate; molybdenum compounds; and the like can be mentioned.
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。 Further, for example, examples of the nitrogen-containing compound include a guanidine compound such as guanidine sulfamate; a melamine compound such as melamine sulfate; and the like.
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。 In the liquid hygroscopic material according to the present disclosure, the content of these flame retardants is not particularly limited, and may be an amount sufficient to impart flame retardancy to the liquid hygroscopic material containing an ionic liquid as a main component. Generally, in a material containing a flame retardant, the content of the flame retardant in the material is defined as a blending amount of the flame retardant based on the weight of the material to be flame retardant. Therefore, also in the present disclosure, the content of the flame retardant in the liquid hygroscopic material is defined as the blending amount based on the ionic liquid.
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。 In the liquid moisture absorbing material according to the present disclosure, as an example of the blending amount of the flame retardant, for example, the range of 1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ionic liquid contained in the liquid moisture absorbing material can be mentioned. In other words, the flame retardant may be blended in the range of 1% by weight or more and 50% by weight or less with respect to the weight of the ionic liquid contained in the liquid hygroscopic material.
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。 Further, the preferable lower limit of the blending amount of the flame retardant may be 3% by weight (3 parts by weight) or more with respect to the weight (100 parts by weight) of the ionic liquid, and 5% by weight (5 parts by weight) or more. There may be. Further, the preferable upper limit of the blending amount of the flame retardant may be 40% by weight (40 parts by weight) or less with respect to the weight (100 parts by weight) of the ionic liquid, and 35% by weight (35 parts by weight) or less. It may be present, and may be 30% by weight (30 parts by weight) or less. The range of the preferable blending amount can be appropriately set depending on the type of the flame retardant.
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。 Further, the liquid hygroscopic material according to the present disclosure may contain water in advance. As described above, the studies by the present inventors have revealed that some ionic liquids are flammable. Therefore, by preliminarily containing water in the liquid hygroscopic material, the flammability of the ionic liquid can be suppressed or the flammability can be eliminated.
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。 The content of water in the liquid hygroscopic material is not particularly limited, but typically, as in the case of the above-mentioned water content (moisture absorption rate), this is based on the total amount of the ionic liquid contained in the liquid hygroscopic material and the added water. It is sufficient that water exceeds 10% by weight based on the total amount. Further, the content of water may be 20% by weight or more, or 30% by weight or more, based on the total amount. On the other hand, the upper limit of the water content may be 80% by weight or less, 50% by weight or less, or 40% by weight or less with respect to the total amount.
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。
The method of containing water in the liquid hygroscopic material is not particularly limited. A method of adding, for example, 10% by weight or more of water to the liquid hygroscopic material may be used. Alternatively, water may be absorbed from the atmosphere into the liquid hygroscopic material while the
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り、かつ、含水率（吸湿率）によりその粘度が低下するイオン液体を含有するものであればよい。本開示においては、主成分であるイオン液体は、０℃～５℃の範囲内での飽和含水率が２０重量％を超えていること（飽和含水率条件）が好ましく、また、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％を超えている（周囲湿度含水率条件）ことが好ましい。 Further, in the liquid moisture absorbing material according to the present disclosure, as described above, the ionic liquid as the main component is a liquid in the range of at least 0 ° C. to 5 ° C., and its viscosity depends on the water content (moisture absorption rate). Any one containing a decreasing ionic liquid may be used. In the present disclosure, it is preferable that the ionic liquid as the main component has a saturated water content of more than 20% by weight in the range of 0 ° C to 5 ° C (saturated water content condition), and the relative humidity of the surroundings. It is preferable that the water content exceeds 10% by weight (ambient humidity water content condition) after 1 hour has passed in a state where the water content is in the range of 30 to 95%.
イオン液体が、これら飽和含水率条件または周囲湿度含水率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。
When the ionic liquid satisfies at least one of these saturated moisture content conditions and ambient humidity moisture content conditions, the liquid hygroscopic material absorbs moisture from the surroundings and accumulates a large amount of water when the
なお、周囲湿度含水率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、周囲湿度含水率条件は、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。 The ambient humidity moisture content condition is a moisture content defined based on the relative humidity of the surroundings. Therefore, in the present disclosure, the ambient humidity water content condition is evaluated by the method for measuring the water content described below, which is different from the general method for measuring the water content. Specifically, the ionic liquid to be measured is placed in a petri dish so that the film thickness is about 0.6 mm and allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 5 ° C. and a humidity of 50%. At this time, the initial water content of the ionic liquid is 0.5% by weight or less. Then, the weight change of the ionic liquid when left at a wind speed of 2 m / sec for 1 hour is measured. This weight change (weight increase) is determined as the moisture absorption amount of the ionic liquid, and the weight change rate is calculated as the water content (hygroscopicity) of the ionic liquid.
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。 In this method for measuring the water content, triethylene glycol can be used as a standard substance, and the validity of the measurement of the water content of the ionic liquid to be measured can be judged (that is, the measurement of the water content of the triethylene glycol can be measured by ions. Can be treated as a control experiment for measuring the water content of a liquid). If the water content of triethylene glycol is within the range of 9 to 13% by weight by this measuring method, it can be judged that the measurement result of the water content of the ionic liquid is accurate.
［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。
[Operation example of humidity control system]
Next, an example of the operation of the
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。
First, as shown by the shaded double-line block arrow A1 in FIG. 1, low-temperature and high-humidity air is introduced into the
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。
As shown by the dotted arrow in FIGS. 1 and 2 (A), the liquid moisture absorbing material having a low water content is supplied to the moisture absorbing
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。
Here, as described above, the moisture-absorbing
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。
In addition, the main component of the liquid moisture absorbing material is an ionic liquid, and in the present disclosure, the viscosity of this ionic liquid decreases depending on the water content. Since the low water content moisture absorbing material c2 has a low water content, it has a relatively high viscosity and flows relatively slowly through the high surface area moisture absorbing
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。
As a result, when the low-temperature and high-humidity air A1 passes through the moisture-absorbing
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。
After that, the highly water-containing moisture-absorbing material c1 flows through the
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。
In the present embodiment, the
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。
As shown by the solid arrow in FIGS. 1 and 2B, the highly water-containing moisture-absorbing material c1 is supplied to the moisture-absorbing
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。
Since the high temperature and low humidity air B1 flows in from the lateral direction (crossing or orthogonal direction) with respect to the moisture absorbing
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。
Here, since the high water content moisture absorbing material c1 has a lower viscosity than the low water content moisture absorbing material c2, the time for flowing through the moisture absorbing
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。
Moreover, in the present embodiment, the highly water-containing moisture-absorbing material c1 flowing into the moisture-absorbing
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。
In this way, the high water content moisture absorption material c1 flows through the moisture absorption
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。
As shown in FIG. 1, the high-temperature and high-humidity air B2 is introduced into the humidifying
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。
Further, in the
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。
Specifically, in the configuration using the conventional solid hygroscopic material, it is necessary to raise and lower both the solid hygroscopic material itself and the substrate on which the solid hygroscopic material is supported. On the other hand, in the case of the configuration in which the liquid hygroscopic material is circulated as in the present disclosure, it is only necessary to raise and lower the temperature of the liquid hygroscopic material substantially. Further, by spatially partitioning the
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。
As described above, according to the present disclosure, at least an ionic liquid which is a liquid at a low temperature is used as the liquid moisture absorbing material, and the
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。
In particular, the viscosity of the ionic liquid contained in the liquid hygroscopic material changes depending on the water content. Therefore, by supplying the liquid moisture absorbing material having a high viscosity in the
［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。
[Variations, etc.]
In the present embodiment, as described above, as shown in FIG. 1, the
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。
In particular, in the
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。
Further, in the present embodiment, the high-temperature and high-humidity air B2 discharged from the
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。
The specific configuration of the
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。
In this way, since the
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。
The water absorbed by the liquid moisture absorbing material by the
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。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 3 or 4, the
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。
The specific configuration of the moisture absorbing / releasing
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。
Alternatively, the moisture absorbing / releasing
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。
Further, the
本発明について、実施例および比較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粘度測定は次に示すようにして行った。 The present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. One of ordinary skill in the art can make various changes, modifications, and modifications without departing from the scope of the present invention. The viscosity in the following examples was measured as shown below.
（液体吸湿材料の粘度測定）
液体吸湿材料の粘度は、東機産業製ＴＶＥ－３５形粘度計を用いて、測定温度２５℃で標準コーンローター条件にて測定した。
(Measurement of viscosity of liquid hygroscopic material)
The viscosity of the liquid moisture absorbing material was measured using a TVE-35 type viscometer manufactured by Toki Sangyo at a measurement temperature of 25 ° C. under standard cone rotor conditions.
（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。
(Example)
As a liquid moisture absorbing material, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (a reagent manufactured by Sigma-Aldrich), which is an ionic liquid, was used. This ionic liquid is a liquid in the temperature range of 0 ° C to 5 ° C.
前記の液体吸湿材料（イオン液体）１００ｍＬに対して、温度２５℃、湿度５０％、および風速１ｍ／秒の条件で空気を１５分間接触させ、空気中の水分を吸湿させた。吸湿後の液体吸湿材料の粘度は１０７Ｐａ・ｓであり、体積は２．０ｍＬ増加した。これにより、空気の湿度は有意に低下した。 Air was brought into contact with 100 mL of the liquid hygroscopic material (ionic liquid) at a temperature of 25 ° C., a humidity of 50%, and a wind speed of 1 m / sec for 15 minutes to absorb moisture in the air. The viscosity of the liquid hygroscopic material after moisture absorption was 107 Pa · s, and the volume increased by 2.0 mL. This significantly reduced the humidity of the air.
また、前記の液体吸湿材料に対して、温度６０℃、相対湿度９％、および風速１ｍ／秒の条件で空気を１５分間接触させ、水分を放湿させた。なお、このときの相対湿度は、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。放湿後の液体吸湿材料の粘度は１６０Ｐａ・ｓであり、体積は２．０ｍＬ減少した。これにより、空気の湿度は有意に上昇した。 Further, the liquid moisture absorbing material was brought into contact with air for 15 minutes under the conditions of a temperature of 60 ° C., a relative humidity of 9%, and a wind speed of 1 m / sec to release moisture. The relative humidity at this time corresponds to the humidity obtained by heating 25 ° C. and 50% air to 60 ° C. The viscosity of the liquid hygroscopic material after dehumidification was 160 Pa · s, and the volume decreased by 2.0 mL. This significantly increased the humidity of the air.
本実施例によれば、単位時間および単位体積当たりで２５℃での相対湿度を有意に下降させる程度に空気から吸湿したり、６０℃での相対湿度を有意に上昇させる程度に空気を加湿したりすることができる。また、低湿状態では粘度が高く高湿状態では粘度が低いので、調湿システムに好適に用いることができる。 According to this embodiment, the air is absorbed from the air to the extent that the relative humidity at 25 ° C. is significantly lowered per unit time and unit volume, and the air is humidified to the extent that the relative humidity at 60 ° C. is significantly increased. Can be done. Further, since the viscosity is high in the low humidity state and the viscosity is low in the high humidity state, it can be suitably used for a humidity control system.
（比較例）
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 クロライド（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℃の温度範囲内では固体である。
(Comparative example)
As a liquid moisture absorbing material, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (a reagent manufactured by Sigma-Aldrich), which is an ionic liquid, was used. This ionic liquid is solid in the temperature range of 0 ° C to 5 ° C.
前記の液体吸湿材料（イオン液体）を用いて実施例と同様にして吸放湿について評価するとともにその粘度を測定したが、十分な吸放湿を実現することはできなかった。 Using the above-mentioned liquid moisture-absorbing material (ionic liquid), the moisture absorption / desorption was evaluated and the viscosity thereof was measured in the same manner as in the examples, but sufficient moisture absorption / desorption could not be realized.
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。 It should be noted that the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the present invention is disclosed in different embodiments and a plurality of modifications. Embodiments obtained by appropriately combining the above technical means are also included in the technical scope of the present invention.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely and suitably used not only in a humidity control system or a humidity control device using a liquid moisture absorbing material, but also in the field of an air conditioner using such a humidity control system.
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
10
Claims (8)
少なくとも－２０℃～５℃の範囲内において液体であり、かつ、含水率の上昇によりその粘度が低下する、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からなる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。 The liquid between the moisture absorbing part and the moisture absorbing portion, the moisture absorbing portion which absorbs the moisture contained in the air by the liquid moisture absorbing material, the moisture releasing portion which releases the moisture absorbed by the liquid moisture absorbing material into the air, and the moisture absorbing portion and the moisture releasing portion. It is provided with a circulation supply unit for circulating the moisture-absorbing material, and further, separately from the moisture-absorbing unit, a humidifying unit that dissipates the released moisture to the air to humidify the moisture-absorbing unit and the releasing unit. The wet section is a moisture recovery section that recovers moisture from the outside air, and supplies the liquid moisture absorbing material to the air flow path while flowing air through the air flow path to at least one of the moisture absorbing section and the moisture releasing section. Used in a humidity control system, which is provided with an air contact portion that brings the liquid moisture absorbing material into contact with air.
It consists of a combination of a cation having a total carbon number of 6 or less and a carboxylic acid-based or phosphonic acid-based anion, which is liquid at least in the range of -20 ° C to 5 ° C and whose viscosity decreases as the water content increases. Characterized by containing an ionic liquid,
Liquid moisture absorbing material for humidity control systems.
請求項１に記載の調湿システム用液体吸湿材料。 The ionic liquid is characterized in that its molecular weight is in the range of 100 to less than 300.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to claim 1.
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。 The ionic liquid is characterized in that its cation is at least one of imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, ammonium and phosphonium.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to claim 1 or 2 .
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。 The humidity control system includes a water condensing unit that condenses the moisture released from the moisture releasing unit.
The humidifying portion is characterized in that the water condensing portion humidifies using the condensed water.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to any one of claims 1 to 3 .
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。 It contains water in advance, and the content of the water is more than 10% by weight with respect to the total amount of the ionic liquid and water.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to any one of claims 1 to 4 .
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。 Further characterized by containing a flame retardant,
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to any one of claims 1 to 5.
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。 The ionic liquid is characterized by having a saturated water content of more than 20% by weight in the range of 0 ° C to 5 ° C.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to any one of claims 1 to 6 .
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。 The ionic liquid is characterized in that its water content exceeds 10% by weight after 1 hour has passed in a state where the ambient relative humidity is in the range of 30 to 95%.
The liquid moisture absorbing material for a humidity control system according to any one of claims 1 to 7 .
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