WO2015083732A1 - 除湿機 - Google Patents

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WO2015083732A1
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dehumidifier
moisture
hygroscopic material
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伸基 崎川
久保 博亮
智久 伊藤
彰則 清水
浦元 嘉弘
隆志 宮田
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シャープ株式会社
学校法人関西大学
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    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438Cooling or heating systems

Definitions

  • the present invention relates to a dehumidifier.
  • Devices for performing dehumidification and humidity control include a refrigeration cycle type and a zeolite type.
  • the “refrigeration cycle type” mainly has a built-in compressor, ie, a compressor, and cools indoor air with an evaporator, ie, an evaporator, to condense and dehumidify the humidity in the air.
  • “Zeolite type” is a method in which the moisture in the indoor air is absorbed by the rotor, the hot air generated by the electric heater is applied to the absorbed rotor, and the water in the rotor is taken out as high-temperature and high-humidity air. Is cooled with room air to condense out moisture contained in high-temperature and high-humidity air.
  • Patent Document 1 flammable lithium chloride as a wet desiccant (LiCl 3) there is a method of using such.
  • Patent Document 2 JP-A-2003-144833
  • Patent Document 3 JP-A-2001-259349
  • Patent Document 4 A configuration combining both features is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-34838 (Patent Document 4).
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126442 describes a gel sheet that dehumidifies and absorbs water using a gel whose water absorption characteristics change with a phase transition temperature as a boundary.
  • JP 2009-180433 A JP 2003-144833 A JP 2001-259349 A JP 2005-34838 A JP 2002-126442 A
  • the hygroscopic material requires a high temperature as regeneration heat, hot air generated by the heater and fan on the regeneration side is applied to the hygroscopic material, and then the obtained high-temperature, high-humidity air is converted to condensed water by a heat exchanger. It was.
  • an object of the present invention is to provide a dehumidifier that does not use a halogen-based gas, can be downsized, and has low noise.
  • a dehumidifier according to the present invention has a first state capable of absorbing moisture and a second state for releasing moisture absorbed in the first state,
  • a hygroscopic material made of a polymer gel hygroscopic material having a property of changing from the first state to the second state by the stimulus from the first state and returning to the first state when the stimulus disappears, and taken in from the outside
  • An external air flow supply unit that causes the air to come into contact with the hygroscopic material, and a stimulus applying unit that applies the stimulus without applying an air flow to the hygroscopic material.
  • a dehumidifier that does not use a halogen-based gas, can be downsized, and has low noise.
  • Embodiment 1 It is a conceptual diagram of the dehumidifier in Embodiment 1 based on this invention. It is a perspective view of the dehumidifier in Embodiment 2 based on this invention. It is sectional drawing of the dehumidifier in Embodiment 2 based on this invention. It is explanatory drawing of the some moisture absorption part with which the dehumidifier in Embodiment 2 based on this invention is equipped. It is a partial expansion perspective view of the moisture absorption part with which the dehumidifier in Embodiment 2 based on this invention is equipped. It is a typical perspective view of the dehumidifier in Embodiment 3 based on this invention.
  • FIG. 1 conceptually shows the structure of the dehumidifier 101, and the actual dimensional ratios and positional relationships of the respective parts are not necessarily the same.
  • the dehumidifier 101 has a first state in which moisture can be absorbed and a second state in which moisture that has been absorbed in the first state is released, and is released from the first state by an external stimulus.
  • the hygroscopic material 2 made of a polymer gel hygroscopic material having the property of changing to the second state and returning to the first state when the stimulus is lost, and the air taken in from the outside are brought into contact with the hygroscopic material 2.
  • An external air flow supply unit 4 and a stimulus applying unit 5 that gives the stimulation without applying an air flow to the hygroscopic material 2 are provided.
  • the wet air 3 is taken in from the outside and is guided through the external air supply unit 4 to touch the moisture absorbent 2.
  • the air 3 dehumidified by touching the hygroscopic material 2 comes out as air 6 with reduced humidity.
  • the stimulus imparting unit 5 gives the stimulus to the hygroscopic material 2
  • water is taken out from the hygroscopic material 2 and received by the water receiving container 7.
  • the water receiving container 7 is not essential.
  • moisture content is directly taken out from the moisture absorption material 2 with the said stimulus which the stimulus provision part 5 gives. If it is this structure, since a water
  • the said stimulus is a stimulus by any one of heat, light, electricity, and pH. With this configuration, stimulation can be easily controlled.
  • the positional relationship between the hygroscopic material 2 and the stimulus imparting unit 5 is roughly shown.
  • the hygroscopic material 2 receives moisture from the portion of the hygroscopic material 2 that has absorbed moisture after being touched by the air 3 and receives moisture. It is configured to discharge.
  • the portion of the hygroscopic material 2 that receives the stimulus from the stimulus applying unit 5 can be appropriately replaced.
  • the hygroscopic material 2 may be displaced relative to the stimulus applying unit 5 by rotating or sliding.
  • a plurality of stimulus applying units 5 may be provided, and it may be possible to select which part of the moisture absorbent material 2 is to be stimulated by selecting which one of them is operated.
  • the external air flow supply unit 4 may be relatively displaced or switched with respect to the hygroscopic material 2.
  • the stimulus imparting unit 5 may be provided on either the upstream side or the downstream side of the hygroscopic material 2.
  • the stimulus imparting unit 5 may be provided on both the upstream side and the downstream side of the hygroscopic material 2.
  • FIG. 2 A perspective view of the dehumidifier 102 is shown in FIG. 2, and a cross-sectional view is shown in FIG.
  • the dehumidifier 102 includes a housing 1 having an air inlet 11 and an air outlet 12, and includes a moisture absorption unit 20 inside the housing 1.
  • a slope 14 is provided below the moisture absorption part 20.
  • the inclined surface 14 can receive water discharged from the moisture absorption part 20 and collect it at the water outlet 15.
  • a water receiving container 7 is disposed below the water outlet 15.
  • each of the plurality of moisture absorbing portions 20 is a plate-like member.
  • the plurality of moisture absorbing portions 20 are arranged with a gap 10 therebetween.
  • Each moisture absorption part 20 is extended in the up-down direction. Therefore, the gap 10 also extends in the vertical direction, and the lower part of the gap 10 is open.
  • Each hygroscopic portion 20 is arranged so as to extend along a line connecting the air inlet 11 and the air outlet 12. The air 3 taken in from the outside and guided by the external air flow supply unit 4 passes through the gap 10 between the hygroscopic units 20 and is dehumidified by the hygroscopic unit 20 as shown in FIG.
  • FIG. 5 shows an enlarged view of one hygroscopic portion 20.
  • One hygroscopic portion 20 is obtained by disposing a planar heater 8 as a stimulus applying portion 5 between two layered hygroscopic materials 2. That is, the hygroscopic part 20 includes the hygroscopic material 2 and the stimulus imparting part 5.
  • the dehumidifier 102 in the present embodiment has a first state in which moisture can be absorbed and a second state in which moisture absorbed in the first state is released.
  • the hygroscopic material 2 made of a polymer gel hygroscopic material having the property of changing from the first state to the second state and returning to the first state when the stimulus is lost, and the air taken in from the outside absorbs moisture.
  • An external air flow supply unit 4 for touching the material 2 and a stimulus applying unit 5 for applying the stimulation without applying an air flow to the hygroscopic material 2 are provided.
  • the stimulus is heat
  • the hygroscopic material 2 is layered
  • the stimulus imparting unit 5 is a heater disposed along the surface of the hygroscopic material 2.
  • the heater here is a planar heater 8.
  • the heater as the stimulus imparting unit 5 is preferably a planar heater as described above, but is not limited to the planar heater.
  • the stimulus imparting unit 5 may be a heater that can be disposed along the surface of the hygroscopic material 2 even if it is not a planar heater.
  • the hygroscopic material 2 has a layer shape, but the inside of each layer may have any shape such as a block shape, a fine particle shape, or a shell shape.
  • the effect described in the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, since the hygroscopic material 2 is layered, the air 3 taken in from the outside can be efficiently brought into contact with the surface of a large area of the hygroscopic material 2, so that dehumidification is performed efficiently. be able to. Moreover, in this Embodiment, since the heater as the stimulus imparting part 5 is arrange
  • the hygroscopic part 20 extends in the vertical direction, and the lower part of the gap 10 is open, so that the water discharged from the hygroscopic material 2 can fall through the gap 10 as it is.
  • the hygroscopic material 2 is described as being changed from the first state to the second state by receiving a stimulus of heat.
  • the selection of heat as the kind of stimulation is merely an example, and the hygroscopic material 2 may have a property of changing from the first state to the second state by receiving another kind of stimulation. .
  • FIG. 3 A schematic perspective view of the dehumidifier 103 is shown in FIG.
  • the dehumidifier 103 includes a moisture absorption unit 21.
  • the moisture absorption part 21 is a disk-shaped member extending in a horizontal plane.
  • the moisture absorption part 21 can be rotated by a motor.
  • the central axis of the moisture absorption part 21 is the vertical direction.
  • a partial enlarged cross-sectional view of the hygroscopic portion 21 is shown in FIG.
  • the hygroscopic portion 21 has a honeycomb shape and has a large number of through holes 9 penetrating in the thickness direction.
  • the hygroscopic part 21 includes a portion made of the hygroscopic material 2.
  • the hygroscopic material 2 is exposed on the inner surface of the through hole 9.
  • the dehumidifier 103 in the present embodiment has a first state in which moisture can be absorbed and a second state in which moisture absorbed in the first state is released, and external stimulation.
  • the hygroscopic material 2 made of a polymer gel hygroscopic material having the property of changing from the first state to the second state and returning to the first state when the stimulus is lost, and air taken in from the outside Is provided with an external air flow supply unit 4 for touching the hygroscopic material 2 and a stimulus applying unit 5 for applying the stimulus without applying an air flow to the hygroscopic material 2.
  • the effect described in the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this Embodiment, since the moisture absorption part 21 containing the moisture absorption material 2 is a disk shape, and it is a mechanism to rotate, while using the site
  • the disk-shaped moisture absorption part 21 in a step shape intermittently. That is, for example, with the moisture absorbing portion 21 being stationary, after receiving air 3 at a portion where the moisture absorbing portion 21 is present and performing moisture absorption for a certain period of time, the moisture absorbing portion 21 is rotated by a certain angle and then moisture is absorbed. It is good also as setting it as the attitude
  • the dehumidifier in the present embodiment can be expressed as in the following supplementary notes.
  • the hygroscopic part is arranged on at least a part of a cylindrical member, the cylindrical member is rotatable around a central axis, and the external air supply part is defined by a track drawn by an outer periphery of the cylindrical member.
  • the air is applied to the hygroscopic part in the first part, and the stimulus applying part is applied to the hygroscopic part in a second part different from the first part in the circle.
  • the dehumidifier according to any one of the above, which gives the stimulus.
  • Appendix 1-3 The dehumidifier according to appendix 1 or 2, wherein the moisture absorption part has a honeycomb shape having a through hole penetrating in a thickness direction.
  • FIGS. A schematic sectional view of the dehumidifier 104 is shown in FIGS.
  • the basic configuration of the dehumidifier 104 is the same as that of the dehumidifier 102 described in the second embodiment.
  • the dehumidifier 104 includes a moisture absorption unit 22 instead of the moisture absorption unit 21 therein. Inside the dehumidifier 104, the moisture absorption part 22 has a plurality of moisture absorption parts 22 as shown in FIG.
  • Each of the plurality of moisture absorbing portions 22 is a plate-like member.
  • the plurality of moisture absorbing portions 22 are arranged with a gap 10 therebetween.
  • the directions of the hygroscopic portion 22 and the gap 10 are the same as those in the hygroscopic portion 20 described in the second embodiment.
  • FIG. 8 shows a state where the dehumidifier 104 is dehumidifying.
  • FIG. 9 shows a state where the moisture absorption unit 22 is regenerated and drained in the dehumidifier 104.
  • the dehumidifier 104 applies air 3 taken in from the air inlet 11 by the blower fan 24 to the moisture absorbing portion 22 and dehumidifies the air 3 as shown in FIG. 6 is discharged.
  • the air 3 is deprived of moisture by the hygroscopic portion 22 while passing through the gap 10.
  • FIG. 11 shows an enlarged view of one hygroscopic portion 22.
  • One hygroscopic portion 22 is formed by layering the hygroscopic material 2 so as to cover both surfaces of the base material 13.
  • the dehumidifier 104 includes an air inlet 31 that opens upward. However, the air inlet 31 has a lid 31a that can be opened and closed. In the state shown in FIG. 8, the lid 31a is closed. A blower fan 17 and a heater 18 are disposed as the stimulus imparting unit 5 between the air inlet 31 and the moisture absorption unit 22.
  • the lid 11a of the air inlet 11 is closed, and the lid 31a of the air inlet 31 is opened instead.
  • the blower fan 24 is stopped.
  • the blower fan 17 provided at the air inlet 31 is operated, the external air 25 is taken in from the air inlet 31, receives heat generated by the heater 18, becomes hot air, and moves toward the moisture absorption unit 22.
  • Hot air passes through the gap 10 between the hygroscopic portions 22 by the action of the blower fan 17 and the heater 18. Thereby, a stimulus of heat is given to the hygroscopic material 2 included in the hygroscopic part 22, and water is discharged from the hygroscopic material 2. Water falls down through the gap 10.
  • the hot air sent by the blower fan 17 may be discharged from the air outlet 12 in the same manner as the air 6.
  • a separate exhaust port may be provided for hot air sent by the blower fan 17.
  • the same member may serve as the lid 11a and the lid 31a.
  • a configuration may be adopted in which the air inlet 11 is closed and the air inlet 31 is opened and the air inlet 31 is closed and the air inlet 11 is opened alternately by the same member coming and going.
  • the effect described in the first embodiment can be obtained.
  • the hygroscopic material 2 has a layered structure, the air 3 taken from the outside can be efficiently dehumidified as in the second embodiment.
  • the ventilation fan 17 and the heater 18 are arrange
  • FIG. it can.
  • stimulation can be efficiently applied over a wide range of the hygroscopic material 2, and water can be taken out from the hygroscopic material 2 efficiently.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the dehumidifier 106.
  • the dehumidifier 105 includes a housing 1.
  • the housing 1 has an air inlet 11 and an air inlet 31 on the upper side, and an air outlet 12 on the side.
  • the dehumidifier 105 includes a disc-shaped and honeycomb-shaped moisture absorbing portion 21 and a motor 16 that rotates the moisture absorbing portion 21 inside the housing 1.
  • the detailed structure of the moisture absorption part 21 is the same as that described in the third embodiment.
  • the dehumidified air is discharged as air 6 from the side air outlet 12.
  • the stimulus applying part 5 is arranged.
  • the stimulus imparting unit 5 includes a blower fan 17 and a heater 18.
  • the airflow 19 is taken in through the air inlet 31 by the operation of the blower fan 17.
  • the airflow 19 is heated by the heater 18 and hits a part of the moisture absorption part 21.
  • a part where the air flow 19 taken in from the air inlet 31 hits is a part different from a part where the air 3 taken in from the air inlet 1 hits.
  • a stimulus called heat is given to the moisture absorbent material 2 of the moisture absorption part 21. In such a case, water is discharged from the hygroscopic part 21.
  • the slope 14 is provided below the moisture absorption part 21.
  • the slope 14 receives water discharged from the moisture absorption part 21 and can collect it at a water outlet 15 provided at one end of the lower portion of the housing 1.
  • This embodiment corresponds to an example that more specifically expresses the third embodiment. Therefore, in this embodiment, the effect described in the third embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 A schematic cross-sectional view of the dehumidifier 106 is shown in FIG.
  • the dehumidifier 106 includes the housing 1.
  • the housing 1 has an air inlet 11 and an air inlet 31 on the upper side.
  • the dehumidifier 106 includes a plurality of disk-shaped moisture absorption parts 23 inside the housing 1.
  • the plurality of moisture absorbing parts 23 are held in a state where they are stacked so as to be separated from each other while having a common central axis. That is, the gap 10 is provided between the moisture absorption parts 23.
  • FIG. 14 A schematic cross-sectional view of the dehumidifier 106 is shown in FIG.
  • the dehumidifier 106 includes the housing 1.
  • the housing 1 has an air inlet 11 and an air inlet 31 on the upper side.
  • the dehumidifier 106 includes a plurality of disk-shaped moisture absorption parts 23 inside the housing 1.
  • the plurality of moisture absorbing parts 23 are held in a state where they are
  • the moisture absorption part 23 includes the flat substrate 13 and the moisture absorbent 2 formed on the surface thereof.
  • the hygroscopic material 2 is formed on the upper surface of the base material 13 is shown, but the hygroscopic material 2 may be formed on the lower surface instead of the upper surface of the base material 13.
  • the hygroscopic material 2 may be formed on both the upper and lower surfaces of the base material 13.
  • the dehumidifier 106 includes a motor 16 inside the housing 1 that rotates the plurality of hygroscopic portions 23 at once.
  • the motor 16 and the plurality of moisture absorbing portions 23 are connected by a rotating shaft.
  • the air 3 that has entered the housing 1 goes to the air outlet 12. At this time, at least a part of the air 3 passes through the gap 10 between the hygroscopic portions 23 and then travels to the air outlet 12.
  • the air 3 is dehumidified by passing through the gap 10 between the hygroscopic portions 23.
  • the dehumidified air is discharged as air 6 from the side air outlet 12.
  • a stimulus applying unit 5 is disposed in the upper part of the internal space of the housing 1.
  • the stimulus imparting unit 5 includes a blower fan 17 and a heater 18.
  • the blower fan 17 and the heater 18 are operated, the hot air hits the moisture absorbing portion 23.
  • stimulation called heat and water is discharged
  • the plurality of moisture absorbing portions 23 are rotated by the motor 16, and the liquid water adhering to the surface of the moisture absorbing portion 23 is spun off to the outside of the moisture absorbing portion 23 by centrifugal force. The water shaken off from the moisture absorption part 23 falls down in the housing 1.
  • the slope 14 is provided below the moisture absorption part 21.
  • the inclined surface 14 is configured to receive water discharged from the moisture absorbing portion 23 and shaken off by centrifugal force and collect it at a water outlet 15 provided at one end of the lower portion of the housing 1.
  • the plurality of moisture absorbing portions 23 are stacked so as to be separated from each other, a large surface area can be secured and dehumidification can be performed efficiently. Moreover, in this Embodiment, the discharged
  • the hygroscopic material 2 contains N-isopropylacrylamide. If the hygroscopic material 2 has such a configuration, a configuration in which a first state that can absorb moisture and a second state that releases absorbed moisture can be easily realized by heat stimulation. can do.
  • a polymer hygroscopic material having desired properties is appropriately prepared using poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAM) and a derivative thereof or a thermosensitive polymer such as polyvinyl ether and a derivative thereof as a material. Use it.
  • PNIPAM poly-N-isopropylacrylamide
  • thermosensitive polymer such as polyvinyl ether and a derivative thereof as a material.
  • the some moisture absorption part 23 is arrange
  • the direction of installation of the some moisture absorption part 23 is not restricted to this.
  • the stimulus applying unit may be a surface heater or a line heater embedded in the base material 13.
  • the moisture absorption part 23 can be directly heated by the base material 13.
  • the number of rotations of the moisture absorption unit 23 may be decreased during moisture absorption, and the number of rotations may be increased during water discharge.
  • water is sufficiently absorbed by the hygroscopic material during moisture absorption, and the centrifugal force can be increased when water is discharged, thereby enabling drainage in a short time.
  • the reverse operation of the dehumidifier may be performed.
  • water in a liquid state is brought into contact with the moisture absorbent material 2 in the first state, the moisture absorbent material 2 is allowed to absorb moisture, and the irritation applied to the moisture absorbent material 2 is eliminated, so that the first state is changed to the first state. 2 so that water is discharged from the hygroscopic material 2 in a liquid state.
  • an air current is passed so as to touch the wet moisture absorbent 2. This gives moisture to the airflow.
  • the moisture in the air is absorbed by the moisture absorbent 2 by bringing the surrounding air into contact with the moisture absorbent 2 and the moisture absorbent 2 in this state is stimulated to remove the moisture from the moisture absorbent 2. Drain liquid water. Water discharged from the moisture absorbent 2 is collected in a container. In this way, liquid water can be obtained even in places where there is no water source such as a well and no rain falls.
  • water discharged by stimulation such as heat is irradiated with UV light and filtered. It can be further purified through a filter and used as drinking or semi-drinking.
  • a water maker can be realized by using any of the dehumidifier configurations shown in the first to sixth embodiments.
  • the present invention can be used for a dehumidifier.

Abstract

 除湿機(101)は、水分を吸収しうる第1の状態と、前記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により前記第1の状態から前記第2の状態に変化し、かつ、前記刺激がなくなったときには前記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材(2)と、外部から取り込んだ空気(3)を吸湿材(2)に触れさせる外気流供給部(4)と、吸湿材(2)に気流を当てることなく前記刺激を与える刺激付与部(5)とを備える。

Description

除湿機
 本発明は、除湿機に関するものである。
 除湿および調湿を行なうための装置としては、冷凍サイクル式とゼオライト式とがある。「冷凍サイクル式」は、主にコンプレッサすなわち圧縮機を内蔵し、エバポレータすなわち蒸発器で室内空気を冷却することにより空気内の湿度を結露させ、除湿するものである。「ゼオライト式」は、室内の空気中の水分をロータに吸湿させ、吸湿したロータに電気ヒータで作った高温の温風を当て、ロータ内の水分を高温・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・高湿の空気に含まれる水分を結露させて取り出す。また、その他に、特開2009-180433号公報(特許文献1)に記載されているように、湿式デシカントとして可燃性の塩化リチウム(LiCl3)などを用いる方法もある。
 冷凍サイクル式の例が記載された文献としては、特開2003-144833号公報(特許文献2)を挙げることができる。ゼオライト式の例が記載された文献としては、特開2001-259349号公報(特許文献3)を挙げることができる。両者の特徴を合わせた構成は、特開2005-34838号公報(特許文献4)に記載されている。
 一方、特開2002-126442号公報(特許文献5)には、相転移温度を境として吸水特性が変化するゲルを用いて除湿・吸水するゲルシートが記載されている。
特開2009-180433号公報 特開2003-144833号公報 特開2001-259349号公報 特開2005-34838号公報 特開2002-126442号公報
 除湿および調湿する機構においてコンプレッサを用いる冷凍サイクル式においては、原理上は、冷凍効率COPが5に達するなど効率の高い除湿および調湿が可能である。しかし、このような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依然として存在する。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く、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、吸収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。
 なお、再生熱として高温が必要な吸湿材であれば、再生側でヒータとファンとにより生成した熱風を吸湿材に当てた後、得られた高温高湿空気に対して熱交換機で凝縮水にしていた。
 そこで、本発明は、ハロゲン系ガスを使わず、装置の小型化が可能で、騒音が小さい、除湿機を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明に基づく除湿機は、水分を吸収しうる第1の状態と、上記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により上記第1の状態から上記第2の状態に変化し、かつ、上記刺激がなくなったときには上記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材と、外部から取り込んだ空気を上記吸湿材に触れさせる外気流供給部と、上記吸湿材に気流を当てることなく上記刺激を与える刺激付与部とを備える。
 本発明によれば、ハロゲン系ガスを使わず、装置の小型化が可能で、騒音が小さい、除湿機とすることができる。
本発明に基づく実施の形態1における除湿機の概念図である。 本発明に基づく実施の形態2における除湿機の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態2における除湿機の断面図である。 本発明に基づく実施の形態2における除湿機に備わる複数の吸湿部の説明図である。 本発明に基づく実施の形態2における除湿機に備わる吸湿部の部分拡大斜視図である。 本発明に基づく実施の形態3における除湿機の模式的な斜視図である。 本発明に基づく実施の形態3における除湿機に備わる吸湿部の部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態4における除湿機の第1の状態の模式的な断面図である。 本発明に基づく実施の形態4における除湿機の第2の状態の模式的な断面図である。 本発明に基づく実施の形態4における除湿機に備わる複数の吸湿部の説明図である。 本発明に基づく実施の形態4における除湿機に備わる吸湿部の部分拡大斜視図である。 本発明に基づく実施の形態5における除湿機の模式的な断面図である。 本発明に基づく実施の形態6における除湿機の模式的な断面図である。 本発明に基づく実施の形態6における除湿機に備わる複数の吸湿部の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態6における除湿機に備わる吸湿部の部分拡大断面図である。 本発明に基づく除湿機を利用して構成される製水機の一例の説明図である。
 (実施の形態1)
 図1を参照して、本発明に基づく実施の形態1における除湿機101について説明する。図1は、除湿機101の構造を概念的に示したものであり、実際の各部の寸法比や位置関係はこのとおりとは限らない。除湿機101は、水分を吸収しうる第1の状態と、前記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により前記第1の状態から前記第2の状態に変化し、かつ、前記刺激がなくなったときには前記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材2と、外部から取り込んだ空気を吸湿材2に触れさせる外気流供給部4と、吸湿材2に気流を当てることなく前記刺激を与える刺激付与部5とを備える。
 除湿機101においては、湿った空気3が外部から取り込まれ、外気流供給部4を通じて導かれることによって吸湿材2に触れる。吸湿材2に触れて除湿された空気3は、湿度が減った空気6となって出ていく。刺激付与部5が吸湿材2に刺激を与えることにより、吸湿材2から水が取り出されており、水受け容器7に受けられている。水受け容器7は必須ではない。
 本実施の形態によれば、ハロゲン系ガスを使わず、装置の小型化が可能で、騒音が小さい、除湿機とすることができる。
 なお、刺激付与部5が与える前記刺激により吸湿材2から水分が液体状態で直接取り出されるものであることが好ましい。この構成であれば、水分は液体状態で直接取り出されるので、熱交換器を必要としない。
 なお、前記刺激は、熱、光、電気、pHのうちのいずれかによる刺激であることが好ましい。この構成であれば、刺激を容易に制御することができる。
 ここでは、吸湿材2と刺激付与部5との位置関係をおおまかに表示しているが、吸湿材2は、空気3に触れて吸湿した部分がのちに刺激付与部5による刺激を受けて水分を排出するという構成になっている。その実現のためには、吸湿材2のうち刺激付与部5からの刺激を受ける部分は適宜入れ替わることができることが好ましい。たとえば吸湿材2が回転やスライドをすることによって刺激付与部5に対して相対的に変位するものであってもよい。刺激付与部5が複数設けられていてそのうちいずれを動作させるかの選択によって吸湿材2のどの部分に刺激を与えるかを選択できるものであってもよい。
 外気流供給部4も、同様に、吸湿材2に対して相対的に変位したり切り替わったりするものであってもよい。
 また、除湿機101の吸湿材2は下方に向かって開放されているので、吸湿材2から液体状態で直接取り出された水分は、そのまま重力に伴って落下する。この場合、刺激付与部5は吸湿材2の上流および下流のいずれの側に設けてもよい。刺激付与部5は吸湿材2の上流および下流の両方の側に設けてもよい。
 (実施の形態2)
 図2~図5を参照して、本発明に基づく実施の形態2における除湿機102について説明する。除湿機102の斜視図を図2に示し、断面図を図3に示す。除湿機102は、空気入口11と空気出口12とを有する筐体1を備え、筐体1の内部に吸湿部20を備えている。図3に示すように、吸湿部20の下方には斜面14が設けられている。斜面14は、吸湿部20から排出される水を受けて水出口15に集めることができるようになっている。水出口15の下方には水受け容器7が配置されている。
 除湿機102の内部には、図4に示すように複数の吸湿部20が配置されている。複数の吸湿部20の各々は板状部材である。複数の吸湿部20は互いに間隙10をあけて配置されている。各吸湿部20は上下方向に延在している。したがって、間隙10も上下方向に延在しており、間隙10の下方は開放されている。各吸湿部20は空気入口11と空気出口12とを結ぶ線に沿って延在するように配置されている。外部から取り込まれて外気流供給部4によって導かれた空気3は、図4に示すように吸湿部20同士の間の間隙10を通って、吸湿部20によって除湿された後、空気6となって出ていく。1枚の吸湿部20を拡大したところを図5に示す。1枚の吸湿部20は、2つの層状の吸湿材2の間に刺激付与部5としての面状ヒータ8を配置したものである。すなわち、吸湿部20は、吸湿材2と刺激付与部5とを備える。
 ここで、除湿機102の構成を整理して述べる。本実施の形態における除湿機102は、水分を吸収しうる第1の状態と、前記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により前記第1の状態から前記第2の状態に変化し、かつ、前記刺激がなくなったときには前記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材2と、外部から取り込んだ空気を吸湿材2に触れさせる外気流供給部4と、吸湿材2に気流を当てることなく前記刺激を与える刺激付与部5とを備える。
 ただし、前記刺激は熱であり、吸湿材2は層状であり、刺激付与部5は吸湿材2の面に沿って配置されたヒータである。ここでいうヒータは、面状ヒータ8である。刺激付与部5としてのヒータは、このように面状ヒータであることが好ましいが、面状ヒータに限るものではない。刺激付与部5は、たとえ面状ヒータでなくても、吸湿材2の面に沿って配置することができるヒータであればよい。
 なお、吸湿材2は層状であるが、各層の内部はブロック状、微細粒子状、シェル状などどのような形状であってもよい。
 本実施の形態においても、実施の形態1で説明した効果を得ることができる。さらに、本実施の形態では、吸湿材2が層状となっているので、外部から取り込んだ空気3を吸湿材2の多くの面積の表面に効率良く触れさせることができるので、効率良く除湿を行なうことができる。また、本実施の形態では、刺激付与部5としてのヒータが吸湿材2の面に沿って配置されているので、吸湿材2の広い範囲にわたって効率良く刺激を付与することができ、吸湿材2からの水の取出しも効率良く行なうことができる。
 吸湿部20は上下方向に延在しており、間隙10の下方は開放されているので、吸湿材2から排出された水は間隙10を通ってそのまま落下することができる。
 なお、本実施の形態では、吸湿材2は、熱という刺激を受けることによって第1の状態から第2の状態に変化するものとして説明した。ここで刺激の種類として熱を選んだのはあくまで一例であり、吸湿材2は他の種類の刺激を受けることによって第1の状態から第2の状態に変化する性質のものであってもよい。このことについては、以下の実施の形態においても同様である。
 (実施の形態3)
 図6~図7を参照して、本発明に基づく実施の形態3における除湿機103について説明する。除湿機103の模式的な斜視図を図6に示す。除湿機103は、吸湿部21を備える。吸湿部21は水平面内に延在する円板状の部材である。吸湿部21はモータによって回転することができる。吸湿部21の中心軸は鉛直方向である。吸湿部21の部分拡大断面図を図7に示す。吸湿部21はハニカム状となっており、厚み方向に貫通する多数の貫通孔9を有する。吸湿部21は、吸湿材2からなる部分を含む。吸湿材2は、貫通孔9の内面に露出している。
 すなわち、本実施の形態における除湿機103は、水分を吸収しうる第1の状態と、前記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により前記第1の状態から前記第2の状態に変化し、かつ、前記刺激がなくなったときには前記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材2と、外部から取り込んだ空気を吸湿材2に触れさせる外気流供給部4と、吸湿材2に気流を当てることなく前記刺激を与える刺激付与部5とを備える。
 本実施の形態においても、実施の形態1で説明した効果を得ることができる。さらに、本実施の形態では、吸湿材2を含む吸湿部21が円板状となっており、回転する仕組みとなっているので、1つの吸湿部21のある部位を吸湿に用いつつ、他の部位において刺激を与えて水を取り出すことができる。すなわち、吸湿と排水とを並行して行なうことができる。たとえば、円板状の吸湿部21を一定速度で連続的に回転させることによって、吸湿および排水の作業を途切れず連続的に行なうことができる。
 あるいは、円板状の吸湿部21を断続的にステップ状に回転させることとしてもよい。すなわち、たとえば、吸湿部21を静止させた状態で、吸湿部21のある部位で空気3を受けて吸湿を一定時間行なった後に、吸湿部21を一定角度だけ回転させて次に吸湿を行なう部位が新たに空気3にさらされる姿勢とすることとしてもよい。
 本実施の形態における除湿機は、以下の付記のように表現することができる。
 (付記1-1)
 前記吸湿部は円筒状部材の少なくとも一部に配列されており、前記円筒状部材は中心軸のまわりに回転可能であり、前記外気流供給部は、前記円筒状部材の外周が描く軌道によって規定される円のうち第1の部位において前記吸湿部に前記空気を当てるものとなっており、前記刺激付与部は、前記円のうち第1の部位とは異なる第2の部位において前記吸湿部に前記刺激を与える、上述のいずれかに記載の除湿機。
 (付記1-2)
 前記吸湿部は、前記中心軸が上下方向となるように配置されている、付記1に記載の除湿機。
 (付記1-3)
 前記吸湿部は、厚み方向に貫通する貫通孔を有するハニカム状となっている、付記1または2に記載の除湿機。
 (実施の形態4)
 図8~図11を参照して、本発明に基づく実施の形態4における除湿機104について説明する。除湿機104の模式的な断面図を図8および図9に示す。除湿機104の基本的な構成は、実施の形態2で説明した除湿機102と共通する。除湿機104は、内部に、吸湿部21の代わりに吸湿部22を備えている。除湿機104の内部において吸湿部22は、図10に示すように複数の吸湿部22が配置されている。複数の吸湿部22の各々は板状部材である。複数の吸湿部22は互いに間隙10をあけて配置されている。吸湿部22や間隙10の方向は、実施の形態2で説明した吸湿部20におけるものと同様である。
 図8では、除湿機104において除湿を行なっている状態を示している。図9では、除湿機104において吸湿部22の再生および排水を行なっている状態を示している。
 除湿機104は、除湿動作の際には、図8に示すように、送風ファン24により空気入口11から取り込んだ空気3を吸湿部22に当て、空気3を除湿した後、空気出口12から空気6として排出するものとなっている。空気3は間隙10を通過する間に水分を吸湿部22に奪われる。1枚の吸湿部22を拡大したところを図11に示す。1枚の吸湿部22は、基材13の両面を覆うように吸湿材2を層状に形成したものである。
 除湿機104は上方に開口する空気入口31を備えている。ただし、空気入口31には開閉可能な蓋31aがついている。図8に示した状態では、蓋31aが閉鎖されている。空気入口31と吸湿部22との間には、刺激付与部5として送風ファン17およびヒータ18が配置されている。
 吸湿部再生動作の際には、図9に示すように、空気入口11の蓋11aが閉じ、代わりに空気入口31の蓋31aが開く。送風ファン24は止まっている。空気入口31に設けられている送風ファン17が作動することにより、空気入口31から外部の空気25が取り込まれ、ヒータ18で発する熱を受けて熱風となって、吸湿部22に向かう。送風ファン17およびヒータ18の働きによって熱風が吸湿部22同士の間の間隙10を通過する。これにより、吸湿部22に含まれる吸湿材2に熱という刺激が与えられ、吸湿材2から水が排出される。水は間隙10を通って下方に落下する。なお、送風ファン17で送られた熱風は、空気6と同様に空気出口12から排出されてもよい。送風ファン17によって送られた熱風のために別途排気口を設けてもよい。
 なお、蓋11aと蓋31aとは同一部材が兼ねていてもよい。同一部材が行き来することによって、空気入口11を閉鎖して空気入口31を開放する状態と、空気入口31を閉鎖して空気入口11を開放する状態とを交互に切り替える構成であってもよい。
 本実施の形態においても、実施の形態1で説明した効果を得ることができる。さらに、本実施の形態では、吸湿材2が層状となっているので、実施の形態2と同様に、外部から取り込んだ空気3に対して、効率良く除湿を行なうことができる。また、本実施の形態では、刺激付与部5として送風ファン17およびヒータ18が配置されており、上方から吸湿部22に熱風を送ることができるので、吸湿材2に対する刺激として熱を与えることができる。こうして、吸湿材2の広い範囲にわたって効率良く刺激を付与することができ、吸湿材2からの水の取出しも効率良く行なうことができる。
 (実施の形態5)
 図12を参照して、本発明に基づく実施の形態5における除湿機105について説明する。図12は、除湿機106の模式的な断面図である。除湿機105は、筐体1を備える。筐体1は、上方に空気入口11および空気入口31を有し、側方に空気出口12を有する。除湿機105は、円板状かつハニカム状の吸湿部21と、吸湿部21を回転させるモータ16とを、筐体1の内部に備える。吸湿部21の詳細な構造は、実施の形態3で説明したのと同様である。
 空気入口11から取り込まれ、外気流供給部4を通って筐体1内に入り込んだ空気3は、吸湿部21の一部に当たり、吸湿部21の貫通孔9(図7参照)を通ることによって除湿される。除湿された空気は、側方の空気出口12から空気6として排出される。
 空気入口31の近傍には刺激付与部5が配置されている。刺激付与部5は、送風ファン17とヒータ18とを含む。送風ファン17が作動することによって、空気入口31を通じて気流19が取り込まれる。気流19はヒータ18によって熱せられ、吸湿部21の一部に当たる。吸湿部21において、空気入口31から取り込まれた気流19が当たる部位は、空気入口1から取り込まれた空気3が当たる部位とは異なる部位である。気流19が吸湿部21の貫通孔9を通ることにより、吸湿部21の吸湿材2に対して、熱という刺激が与えられる。このようになった場合、吸湿部21からは水が排出される。
 吸湿部21の下方には斜面14が設けられている。斜面14は、吸湿部21から排出される水を受けて、筐体1下部の一方の端に設けられた水出口15に集めることができるようになっている。
 本実施の形態は、実施の形態3をより具体的に表現した一例に相当する。したがって、本実施の形態では、実施の形態3で述べた効果を得ることができる。
 (実施の形態6)
 図13~図15を参照して、本発明に基づく実施の形態6における除湿機106について説明する。除湿機106の模式的な断面図を図13に示す。除湿機106は、筐体1を備える。筐体1は、上方に空気入口11および空気入口31を有する。除湿機106は、複数の円板状の吸湿部23を、筐体1の内部に備える。複数の吸湿部23は、図14に示すように、中心軸を共通としながらも互いに離隔するように重ねられた状態で保持されている。すなわち、吸湿部23同士の間には間隙10が設けられている。1枚の吸湿部23の部分拡大断面図を図15に示す。吸湿部23は平板状の基材13とその表面に形成された吸湿材2とを含む。ここでは、吸湿材2が基材13の上面に形成された例を示しているが、吸湿材2は基材13の上面ではなく下面に形成されていてもよい。吸湿材2は、基材13の上下両面ともに形成されていてもよい。
 図13に示すように、除湿機106は、複数の吸湿部23を一括して回転させるモータ16を筐体1の内部に備えている。モータ16と複数の吸湿部23は回転軸によって接続されている。
 空気入口11から取り込まれ、外気流供給部4を通って筐体1内に入り込んだ空気3は、吸湿部23に当たる。筐体1内に入った空気3は、空気出口12に向かう。この際に、空気3の少なくとも一部は、吸湿部23同士の間隙10を通過してから空気出口12に向かう。空気3は、吸湿部23同士の間隙10を通過することによって除湿される。除湿された空気は、側方の空気出口12から空気6として排出される。
 筐体1の内部空間の上部には刺激付与部5が配置されている。刺激付与部5は、送風ファン17とヒータ18とを含む。送風ファン17およびヒータ18が作動することによって、熱風が吸湿部23に当たる。複数の吸湿部23においては、熱風が当たったことにより、熱という刺激を受けたこととなり、水が排出される。このとき、複数の吸湿部23はモータ16によって回転させられ、吸湿部23の表面に付着している液体状態の水は、遠心力で吸湿部23の外側に振り飛ばされる。吸湿部23から振り飛ばされた水は筐体1内の下方に落下する。
 吸湿部21の下方には斜面14が設けられている。斜面14は、吸湿部23から排出され、遠心力で振り飛ばされた水を受けて、筐体1下部の一方の端に設けられた水出口15に集めることができるようになっている。
 本実施の形態では、複数の吸湿部23が互いに離隔するように重ねられた状態となっているので、表面積を多く確保し、除湿を効率良く行なうことができる。また、本実施の形態では、遠心力を利用することにより、排出された水を効率良く除去することができる。
 なお、実施の形態2~6においては、吸湿材2はN-イソプロピルアクリルアミドを含むことが好ましい。吸湿材2がこのような構成であれば、熱という刺激によって水分を吸収しうる第1の状態と吸収した水分を放出する第2の状態とを交互に遷移することができる構成を容易に実現することができる。
 また、吸湿剤には、ポリN-イソプロピルアクリルアミド(PNIPAM)およびその誘導体やポリビニルエーテルおよびその誘導体などの感温性高分子を材料として用いて所望の性質を有する高分子吸湿材を適宜調製して用いればよい。
 なお、本実施の形態では、複数の吸湿部23が中心軸を鉛直方向とするように配置されているが、複数の吸湿部23の設置の向きはこれに限らない。
 なお、本実施の形態では、刺激付与部5として送風ファン17とヒータ18との組合せを用いているが、刺激付与部は基材13に埋め込まれた面ヒータまたは線ヒータであってもよい。この場合、基材13によって吸湿部23を直接加熱することができる。
 なお、本実施の形態において、吸湿時は吸湿部23の回転数を下げ、水の排出時は回転数を上げるようにしてもよい。これにより、吸湿時は吸湿材に十分に水が吸湿され、水の排出時は遠心力を上げることができるため、短時間での排水が可能になる。
 なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
 なお、本発明の考え方は、除湿機の他に加湿機、製水機としても利用可能である。
 加湿機として使用する場合は、除湿機と逆の動作をすればよい。たとえば、液体状態の水を第1の状態である吸湿材2に触れさせて、吸湿材2に水分を吸収させておき、吸湿材2に与えていた刺激をなくすことによって第1の状態から第2の状態に変化させ、水が液体状態で吸湿材2から排出されるようにする。この状態で、濡れている吸湿材2に触れるように気流を通過させる。これにより気流に水分をもたせる。
 製水機として使用する場合は、周辺の空気を吸湿材2に触れさせることによって、空気中の水分を吸湿材2に吸収させ、この状態の吸湿材2に刺激を与えることによって吸湿材2から液体状態の水を排出させる。吸湿材2から排出された水を容器に集める。このようにすれば、井戸などの水源がなく、雨が降らない場所においても液体状態の水を得ることができる。
 イオン性を持つ吸湿材中に取り込まれた水分はそれだけで微生物の生存が難しい。さらに、吸湿材に蓄えられた水分は、排水される際に50~60℃の熱刺激にさらされることとなるので、この高温による殺菌効果が期待できる。ただ、得られる水を飲用または準飲用(洗浄水などの生活用水)に供するためには、排水後の経路などでの雑菌混入なども考慮し、UV光照射による殺菌と細菌濾過が可能な濾過フィルタとを組み合わせることが好ましい。
 たとえば図16に示すように、粒子状、層状またはブロック状の吸湿材を重ねて形成された吸湿部22に気流を通して吸湿させた後、熱などの刺激により排水される水をUV光照射と濾過フィルタを通してさらに浄化して飲用または準飲用として使用することができる。このような製水機は、実施の形態1~6で示したいずれの除湿機の構成を用いても実現することができる。
 なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
 本発明は、除湿機に利用することが可能である。
 1 筐体、2 吸湿材、3 (湿った)空気、4 外気流供給部、5 刺激付与部、6 (除湿済の)空気、7 水受け容器、8 面状ヒータ、9 貫通孔、10 間隙、11 空気入口、11a 蓋、12 空気出口、13 基材、14 斜面、15 水出口、16 モータ、17 送風ファン、18 ヒータ、19 (刺激付与に用いられる)気流、20,21,22,23 吸湿部、24 送風ファン、25 空気、31 (刺激付与部のための)空気入口、31a 蓋、101,102,103,104,105,106 除湿機。

Claims (5)

  1.  水分を吸収しうる第1の状態と、前記第1の状態のときに吸収した水分を放出する第2の状態とを有し、外部からの刺激により前記第1の状態から前記第2の状態に変化し、かつ、前記刺激がなくなったときには前記第1の状態に戻る性質を有する高分子ゲル吸湿材料による吸湿材と、
     外部から取り込んだ空気を前記吸湿材に触れさせる外気流供給部と、
     前記吸湿材に気流を当てることなく前記刺激を与える刺激付与部とを備える、除湿機。
  2.  前記刺激付与部が与える前記刺激により前記吸湿材から水分が液体状態で直接取り出されるものである、請求項1に記載の除湿機。
  3.  前記刺激は、熱、光、電気、pHのうちのいずれかによる刺激である、請求項1または2に記載の除湿機。
  4.  前記刺激は熱であり、前記吸湿材は層状であり、前記刺激付与部は前記吸湿材の面に沿って配置されたヒータである、請求項1から3のいずれかに記載の除湿機。
  5.  前記吸湿材はN-イソプロピルアクリルアミドを含む、請求項1から4のいずれかに記載の除湿機。
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