WO2016035409A1

WO2016035409A1 - 調湿装置

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Publication number: WO2016035409A1
Application number: PCT/JP2015/066808
Authority: WO
Inventors: 伸基崎川; 浦元　嘉弘; 康昌鈴木; 隆志宮田
Original assignee: シャープ株式会社; 学校法人関西大学
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-03-10
Also published as: JP6271744B2; JPWO2016035409A1; CN106061581A; CN106061581B

Abstract

　基材の少なくとも一方に高分子吸湿材を設けた吸湿部と、前記吸湿部を部分的に加熱する熱源とを備える調湿装置であって、前記高分子吸湿材が、空気中の水分を吸収し得る親水性の状態と、前記親水性の状態のときに吸収した水分を放出する疎水性の状態とを有し、温度の上昇により前記親水性の状態から疎水性の状態に変化し、かつ、前記温度の下降により前記疎水性の状態から前記親水性の状態に戻る性質を有する調湿装置によって、必要とされる熱エネルギーが少なく、効率的に湿度調節を行なうことができる調湿装置を提供できる。

Description

調湿装置

　本発明は、温度の変化により親水性から疎水性、疎水性から親水性へ変化する性質を有する高分子吸湿材を利用した調湿装置に関する。

　ゼオライト、シリカゲルなどは従来より吸湿材（除湿材）として広く知られており、これらを利用したデシカント式の吸湿（除湿）装置が市販されている（たとえば、特開２０００－１２６５４０号公報（特許文献１）、特開２０１０－６９４２８号公報（特許文献２）などを参照）。このようなゼオライト、シリカゲルなどを利用した除湿装置では、ゼオライト、シリカゲルなどをハニカム状などの通気性のローターに塗布したものに室内の空気を当てて空気中の水分を吸着させ、そこから水分を取り出すためにはヒーターを使った高温の風によって温めることによって水蒸気となって放出させる。この水蒸気を含んだ高温の空気を熱交換機によって冷却し、水分を取出し室内空気を除湿する。

　ゼオライト、シリカゲルなどの従来の吸湿材は、水分を吸着後、再度、水分を吸着できる状態に再生するために、ヒーターなどの高熱源を用いて２００℃以上といった非常に高い温度で加熱し、水分を除去する必要がある。このように従来の吸湿材は、放湿させるために多くの熱エネルギーを必要とする。上述のデシカント式の吸湿（除湿）装置では、吸湿部と加熱部を分け、基材ローターを回転させながら常時吸放水を可能とする構造が採られており、常時加熱用のヒーターを通電する必要があり、消費電力が高く、また高温加熱による発火の危険性もあった。また吹出し風も除湿後加熱放出するため、室温が高くなり過ぎてしまい、特に湿度の高い梅雨時期の使用に懸念の声がある。さらに、従来のデシカント式の吸湿装置では、放湿させて水に変えるためには、せっかく温めた空気を冷却しなければならないという問題もあった。

　一方、特開２００２－１２６４４２号公報（特許文献３）では、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２０００－１２６５４０号公報特開２０１０－６９４２８号公報特開２００２－１２６４４２号公報

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、必要とされる熱エネルギーが少なく、効率的に湿度調節を行なうことができる調湿装置を提供することである。

　本発明は、基材の少なくとも一方に高分子吸湿材を設けた吸湿部と、前記吸湿部を部分的に加熱する熱源とを備える調湿装置であって、前記高分子吸湿材が、空気中の水分を吸収し得る親水性の状態と、前記親水性の状態のときに吸収した水分を放出する疎水性の状態とを有し、温度の上昇により前記親水性の状態から疎水性の状態に変化し、かつ、前記温度の下降により前記疎水性の状態から前記親水性の状態に戻る性質を有することを特徴とする。

　本発明の調湿装置において、吸湿部が、熱源側の一部を除いて高分子吸湿材を覆う断熱材を備え、吸収した空気中の水分を熱源により加熱された部分において水滴として放出し得るように構成されていることが好ましい。

　本発明の調湿装置において、吸湿部に対向して、基材の一方側に高分子吸湿材を層状に設け、他方側に高分子吸湿材を加熱し得る熱源を有する集積部をさらに備えることが好ましい。

　本発明の調湿装置において、基材は板状物または網状物であることが好ましい。
　本発明の調湿装置において、基材は高分子吸湿材よりも熱伝導性の高い材料で形成され、基材最表面と高分子吸湿材の末端が固着されたものであることが好ましい。

　本発明の調湿装置によれば、従来のデシカント式の吸湿装置とは異なり、非常に高い温度で加熱することなく、かつ、せっかく温めた空気を冷却するようなことなく吸湿した水分を放出することが可能であり、必要とする熱エネルギーが少なく、かつ、効率的な湿度の調節が可能となる。

本発明の第１の実施形態の調湿装置１を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、図２（ａ）の切断面線ＩＡ－ＩＡからみた断面図、図１（ｂ）は図２（ａ）の切断面線ＩＢ－ＩＢからみた断面図である。本発明の第１の実施形態の調湿装置１の外観を模式的に示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は前面部、図２（ｃ）が背面図、図２（ｄ）は左側面図、図２（ｅ）は右側面図である。本発明において基材が金属である場合の高分子吸湿材の接合例である。本発明の第２の実施形態の調湿装置２１を模式的に示す図である。本発明の第３の実施形態の調湿装置４１を模式的に示す図である。本発明の第４の実施形態の調湿装置５１を模式的に示す図である。図７（ａ）は、本発明の第５の実施形態の調湿装置６１に用いられる構成単位を模式的に示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す構成単位で構成された調湿装置６１を模式的に示す図である。

　＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態の調湿装置１を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、図２（ａ）の切断面線ＩＡ－ＩＡからみた断面図、図１（ｂ）は、図２（ａ）の切断面線ＩＢ－ＩＢからみた断面図である。また図２は、本発明の第１の実施形態の調湿装置１の外観を模式的に示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は前面部、図２（ｃ）が背面図、図２（ｄ）は左側面図、図２（ｅ）は右側面図である。本発明の調湿装置１は、基材３の少なくとも一方に高分子吸湿材４を設けた吸湿部２と、前記吸湿部２を部分的に加熱する熱源５とを基本的に備える。本発明の調湿装置１によれば、従来のデシカント式の吸湿装置とは異なり、非常に高い温度で加熱することなく、かつ、せっかく温めた空気を冷却するようなことなく吸湿した水分を放出することが可能であり、必要とする熱エネルギーが少なく、かつ、効率的な湿度の調節が可能となる（低消費電力、室温上昇の抑制、除湿効率化）。

　図１に示す例では、板状の基材３の両面に高分子吸湿材４が層状に形成され、高分子吸湿材４の一部を加熱し得るように熱源５が設けられている。本発明の調湿装置１は、平板状の基材に高分子吸湿材を層状に形成する場合、図１に示す例のように板状の基材がその両主面が鉛直方向に略平行となるように配置されることが好ましい。後述するように熱の刺激による高分子吸湿材の親水性の状態から疎水性の状態への変化を利用した水分の回収に際し、重力を利用して水滴を効率的に回収することができるためである。

　図１には、基材３が平板状である場合を例示したが、基材の形状はこれに限定されるものではなく、棒状、柱状、筒状、球状、その他不定形状であってもよい。基材３を形成する材料としても特に制限されるものではなく、金属、樹脂、セラミック、ゴム、ガラスペーパーなどを挙げることができる。中でも、アルミニウム、ステンレスなどの金属、高熱伝導性樹脂、セラミックなどのうち、高分子吸湿材よりも熱伝導性の高い材料が好ましい。また後述するように、基材３が金属で形成されている場合、その形状は網状物、籠状物であってもよい。

　図１には、基材３の両面に高分子吸湿材が層状に形成されている場合を例示したが、基材の一方側のみに高分子吸湿材が層状に形成されていても勿論よい。

　基材３上に形成される層状に高分子吸湿材４は、空気中の水分を吸収し得る親水性の状態と、前記親水性の状態のときに吸収した水分を放出する疎水性の状態とを有し、温度の上昇により前記親水性の状態から疎水性の状態に変化し、かつ、前記温度の下降により前記疎水性の状態から前記親水性の状態に戻る性質を有するものである。このような本発明における高分子吸湿材は、特許文献３などにより公知のものであり、当業者であれば、たとえばポリＮ－イソプロピルアクリルアミド（ＰＮＩＰＡＭ）およびその誘導体、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することが可能である。

　このような本発明における高分子吸湿材は、ゼオライト、シリカゲルなどを利用する場合に、吸着した水分を放湿するために必要となるような高温（たとえば２００℃）の熱源を必要とすることがなく、必要とする熱エネルギーが少なくて済む。また、ゼオライト、シリカゲルなどを利用する場合に、放湿された水分を水として回収するために冷却する必要がなく、高分子吸湿材からそのまま水分として回収できるという利点もある。

　高分子吸湿材４の層は、その厚みは特に制限されるものではないが、使用環境、目標能力に基づき、吸湿速度、応答性、水移動速度、風量、全体の規模などを考慮して適宜決定され得る。

　本発明において、基材３と高分子吸湿材４の層との間には、基材の材質にもよるが、たとえば基材がセラミックで形成されている場合などにおいても高分子吸湿材との間にシランカップリングを介することで固定化できる他、従来公知の適宜の接着剤が介在されて、基材最表面と高分子吸湿材の末端が固着されていてもよい。

　また、図３は、本発明において基材３が金属（図示しているのはＳＵＳ表面の鉄）である場合の高分子吸湿材４の接合例を模式的に示している。樹脂などの有機物と金属などの無機物を結合させる技術については、たとえばヒーターに関して、特開２０１３－００７３５５号公報やＷＯ２０１３／１４０８４５などより公知である。たとえば、基材３が金属（たとえばＳＵＳ）である場合には、金属表面の酸化膜を除去した後、シランカップリング６を介して、高分子吸湿材（たとえばＮ－イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ））が共有結合で強く結びつく。金属の材料、シランカップリングの種類、高分子吸湿材４の種類については勿論これに限定されるものではない。シランカップリング６に用いるシランカップリング剤としては、従来公知の適宜のシランカップリング剤を用いることができ、特に制限されないが、好適な例として、重合性官能基を末端に有するシランカップリング剤、たとえば３－アクリロキシアルキル（たとえば、プロピル）トリアルキル（メトキシ、エトキシ）（またはクロロ）シラン、ビニルトリアルキルシランなどが挙げられ、それぞれ公知の手順、条件でシランカップリング６を好適に行なうことができる。

　本発明の調湿装置１における熱源５は、特に制限なく、シースヒータ、フィルムヒータ、電熱線を内蔵する加熱材、カーボンヒータなどの従来公知の適宜の熱源であればよい。ここで、上述のように、本発明における高分子吸湿材４は、従来のゼオライト、シリカゲルのように、吸湿した水分を放湿させる際の、非常な高温加熱を必要としないため、本発明における熱源は、加熱する高分子吸湿材の感温点にもよるが、常温（２３℃）に加えて好ましくは４０～６０℃（すなわち、（２３℃＋１７℃）～（２３℃＋３７℃））の範囲にまで加温できるものであればよい。このように本発明の調湿装置では、加熱温度を従来よりも低く設定できるため、省電力化、発火発煙の危険性の軽減できる。また、調湿装置において加熱部（ＯＮ／ＯＦＦ）と非加熱部とを分けて構成しやすく、これにより常時水分の吸放出が可能となる（非加熱部において吸収、加熱部において放出）という利点もある。

　本発明の調湿装置１において、熱源５は、高分子吸湿材４を部分的に感温点以上に加熱し得る位置に配置されていればよい。空気中の水分を吸収して親水性の状態となっている高分子吸湿材を、熱源５により加熱することで熱刺激を与え、この温度の上昇により、高分子吸湿材４が疎水性の状態に相転移し、吸収した水分は水滴として回収される。図１に示す例では、両面に高分子吸湿材４が層状に形成された平板状の基材３が、その両主面が鉛直方向に略平行となるように配置され、その下方となる位置に熱源５が設けられる。このため、高分子ネットワーク中に取り込まれていた水が熱源５からの熱刺激によって高分子吸湿材４の下方は昇温と降温を繰り返す毎に疎水性と親水性の状態を交互に繰り返すのに対し、高分子吸湿材４の上側の領域は、室温条件下にて常に親水性の状態であり、空気中の水分を吸収する。水分を吸収し続けるには内部での水の移動が必要であり、高分子吸湿材４に吸収された水分は主に拡散濃度平衡と自重によって高分子吸湿材４内において下方、つまり一旦疎水性となって水分を吐き出した領域が降温して親水性となった領域（高分子吸湿材４の下方）にまで広がっていく。その後、熱源５により下方の高分子吸湿材４を加熱することにより、感温点を超えた領域は親水性の状態から再び疎水性の状態へと相転移する。この相転移により高分子吸湿材４から放出された水分は、自重によって水滴として滴下されることになる。このように本発明の調湿装置では、直接水に触れさせれば自重の数十倍或いはそれ以上もの吸湿能力があるが、空気中の水分はせいぜい自重かその２倍程度の量しか吸湿されにくい高分子吸湿材が有していた、空気中の水分を吸湿した高分子吸湿材を感温点まで上げて含んでいた水分を放出させても吸湿材の表面に付着したままになり滴下水となりにくいという問題も、回転機構などいわば動的な要素を装置内に含まずに、動作のない、いわば静的な要素のみで解決することができる。基材３上に設けられた高分子吸湿材４は全域同一であるが、熱源５の影響の及ぶ領域とそれよりも上部の領域の中間領域は高分子吸湿材中の水分の移動路ともいえる。また高分子吸湿材の吸湿能力、放水能力、刺激応答性によってこれらのサイズが決まる。図１に示す例では、この水滴を受けることができる位置に水回収用皿部（ツユウケザラ）９が設けられ、この水回収用皿部を経て、水タンク１０に回収した水分を収容し得るように構成されている。水タンク１０は、引き出し式で、調湿装置１から取り外し、回収された水を適宜廃棄できるように構成されている（図２（ｄ））。

　本発明の調湿装置１は、図１に示すように、吸湿部２が、熱源５側の一部を除いて高分子吸湿材４を覆う断熱材１１を備え、吸収した空気中の水分を熱源５により加熱された部分において水滴として放出し得るように構成されていることが好ましい。図１に示す例では、吸湿部２の上側の領域４ａが断熱材１１にて覆われ、下側の領域４ｂは露出している。これにより、断熱材１１で覆われた吸湿部２の上側の領域４ａでは感温点を超える状態となりにくく、親水性の状態を維持したまま空気中の水分を吸収し、効率的な水分の吸収が可能となる。断熱材１１としては、従来公知の適宜の材料、たとえばウレタン断熱材などを好適に用いることができる。

　図１および図２に示す第１の実施態様の調湿装置１では、上述した吸湿部２は、吸湿部２が配置される高さ位置にエアフィルタ１４が嵌め込まれた吸気口１３と、排気口１５とが対向して形成された筐体１２に覆われる。また、図１に示す例では、吸湿部２と排気口１５との間に調湿用ファン１６が設けられ、当該調湿用ファン１６により、吸気口１３から湿った空気が筐体１２内に吸い込まれ、吸湿部２に接触するように通過して排気口１５から筐体１２外に排出される風路１７が形成される。これにより、湿った空気を吸湿部２に集中的に接触させ、高分子吸湿材が空気中の水分を効率的に吸収することができるようになる。

　＜第２の実施形態＞
　図４は、本発明の第２の実施形態の調湿装置２１を模式的に示す図である。図４に示す例の調湿装置２１は、平板状の基材２３の一方側に高分子吸湿材２４が層状に形成された吸湿部２２を備え、基材２３の他方側に熱源２５が設けられている。図４に示す例では、さらに、吸湿部２２に対向して、基材２７の一方側に高分子吸湿材２８を層状に設け、基材２７の他方側に高分子吸湿材２８を加熱し得る熱源２９を有する集積部２６をさらに備える。この集積部２６は、高分子吸湿材２８が、吸湿部２２の高分子吸湿材２４と対向するように配置される。

　このような第２の実施形態の調湿装置２１によれば、吸湿部２２の高分子吸湿材２４により空気中の水分を吸収した後、熱源２５で基材２３側から高分子吸湿材２４を加熱することにより、高分子吸湿材２４は親水性の状態から疎水性の状態となる。この際、吸湿部２２の高分子吸湿材２４に、集積部２６の高分子吸湿材２８を接触させる。これにより、吸湿部２２の高分子吸湿材２４に含まれていた水分が、集積部２６の高分子吸湿材２８へと移動し、吸湿部２２の高分子吸湿材２４の大部分が疎水性の状態となる一方で、集積部２６の高分子吸湿材２８の大部分は親水性の状態となる。吸湿部２２の高分子吸湿材２４と集積部２６の高分子吸湿材２８とを接触させるために、吸湿部２２側のみを動かしてもよいし、集積部２６側のみを動かしてもよいし、吸湿部２２、集積部２６の両方を動かしてもよい。

　集積部２６の高分子吸湿材２８に水分を吸収させた後、集積部２６を吸湿部２２から離す。その状態で、また吸湿部２２の高分子吸湿材に空気中の水分を吸収させた後、熱源２５で加熱し、集積部２６での水分の回収、というように繰り返すことができる。集積部２６での水分の回収のたびに、あるいは、集積部２６に十分な量の水分が回収できたタイミングで、集積部２６の熱源２９で高分子吸湿材２８を基材２７側から加熱することで、集積部２６の高分子吸湿材２８は、親水性の状態から疎水性の状態となり、吸収していた水分は、水滴３０として放出される。

　このように第２の実施形態の調湿装置２１では、水などの溶媒中では良く知られているが、高分子吸湿材の温度の上昇に応じて吸収していた水分を吐き出す現象（たとえばＬＣＳＴ）が空気中でも生じることを応用して、過度な冷却や大きな熱量を用いることなく、吸収した水分を凝縮して水滴として回収することができる。このように熱刺激によって高分子吸湿材の親水性の状態と疎水性の状態とをコントロールすることで、高分子吸湿材の間（図４に示す例では吸湿材２２の高分子吸湿材２４と集積部２６の高分子吸湿材２８）を水移動させることができる。最初に水蒸気（気体）として吸収した空気中の水分は、高分子吸湿材内で空気中にあるよりも大きなクラスターを形成し、熱刺激によって相転移して水滴として放出されるが、それを別の高分子吸湿材２８（集積側）が吸収し、その内部に蓄積した後に、この集積部２６に熱源２９によって熱刺激を加えて大きな水滴として滴下させ回収する。

　図４に示す例の調湿装置２１の場合、基材２３を形成する材料については特に制限されないが、金属であることが好ましい。ここで水などの溶媒中ではよく知られているが、刺激応答性の高分子ゲルを入れた溶媒を加熱すると、溶媒から伝わる熱がゲルの外側（表面および表面に近い領域）に疎水性の殻を形成するスキン効果という現象がある。それと同じ現象が空気中で使用した高分子ゲルにおいても発生する。高分子吸湿材に温度の刺激を与える際、高分子吸湿材の外側から熱を加えた場合、高分子吸湿材の表面が先に疎水性の状態となり、内側の親水性の状態の部分が疎水性の状態になる際、または、疎水性の状態になった後の水の行き場を妨げてしまい、効率的な水の回収が困難となることが考えられる。しかしながら、基材２３を熱伝導性がよく、かつ、高い機械的強度を有する金属で形成することで、基材２３の高分子吸湿材２４が設けられたのとは反対側から熱源２５で熱を加えることができる。これにより、高分子吸湿材２４は内側から温められて、内側から外側に向かって徐々に順に親水性の状態から疎水性の状態となるため、スキン効果が生じることがない。したがって熱伝導と共に親水性の状態から疎水性の状態に変化した領域が内側（基材２３側）から外側へ広がることで吸った水が移動し、高分子吸湿材２４の表層部に水分を集積することができる。この場合、集積部２６の基材２７も同様に水滴を回収する際のスキン効果を防ぐ観点からは金属で形成することが好ましいが、基材２３から基材２７への熱移動も起こるため、加熱の時間制御、高分子吸湿材の厚み、隙間材の調整などによって最適搬送条件を見つけるようにすることが望ましい。

　図４に示す例のように、吸湿部２２は、湿った空気が通り抜ける風路３１に配置されることが好ましい。風路３１の形成は、特に制限されないが、第１の実施形態の調湿装置１について上述したように、たとえば吸気口、排気口および調湿用ファンを用いて形成することができる。これにより、湿った空気を吸湿部２２に集中的に接触させ、高分子吸湿材に空気中の水分を効率的に吸収させることができる。この際、集積部２６は風路３１の外に配置されるようにする。

　図４に示す例において、集積部２６は、高分子吸湿材２４に対し加圧するように、吸湿部２２の高分子吸湿材２４と接触するようにしてもよい。これにより、高分子吸湿材２４に吸収されていた水分が集積部２６からの加圧により、高分子吸湿材２４と高分子吸湿材２８との密着性が上がり、集積部２６の高分子吸湿材２８に移動させることができる。

　＜第３の実施形態＞
　図５は、本発明の第３の実施形態の調湿装置４１を模式的に示す図である。図５に示す例の調湿装置４１は、断面六角形状の中空（六角筒状）の基材４３に、６つの外面に層状にそれぞれ高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが形成された吸湿部４２を備える。基材４３内の６つの内面のうちの１つに、基材４３側から高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆのうちのいずれか１つを加熱し得る熱源４５が設けられる。図５に示す例では、さらに、基材４３の６つの外面のいずれか１つの面に対応する位置の高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆのいずれかに対向するように、集積部２６が設けられる。集積部２６は、図４に示した例の集積部２６と同様に、基材２７の一方側に高分子吸湿材２８を層状に設け、基材２７の他方側に高分子吸湿材２８を加熱し得る熱源２９を有する。この集積部２６の高分子吸湿材が、基材４３の６つの外面のいずれか１つの面に対応する位置の高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆのいずれかに対向するように配置される。

　図５に示す例では、基材４３の中空となった部分および基材４３の外側に風路４６，４７が設けられる。基材４３は、基材４３の６つの外面に対応する位置の高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆのいずれかが、集積部２６の高分子吸湿材２８に順に対向するように回転し、高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆのいずれか１つ（たとえば高分子吸湿材４４ｂ）からの集積部２６による水分の回収の間停止し、水分の回収が終わったら、また基材４３が回転し、次の高分子吸湿材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆの回転方向後方の次のいずれか（たとえば高分子吸湿材４４ａ）が位置し、水分を回収する間回収し、という回転する状態と回転が停止する状態とが交互に繰り返され、吸湿部４２の高分子吸湿材から順次水分を回収できるように構成される。このような機構は、従来公知の適宜の機構を特に制限なく組み合わせて実現することができる。水分の回収の際には、上述した第２の実施形態の調湿装置２１について上述したように、互いに対向する吸湿部４２の高分子吸湿材と集積部２６の高分子吸湿材２８とを接触させるように、たとえば集積部２６を動かすようにしてもよい。

　このようにすることで、集積部２６に対向する位置にあるいずれか１つの高分子吸湿材以外の５つの高分子吸湿材には、風路４６，４７により空気中の水分を効率的に吸収させることができ、上述の基材４３の回転により、順次、集積部２６による吸湿部の高分子吸湿材からの効率的な水分の回収が可能となる。なお、図５には、基材が六角筒状の場合を例示しているが、基材の断面形状は勿論これに限定されるものではなく、三角筒状、四角筒状、五角筒状、七角を超える多角筒状でもよい。

　＜第４の実施形態＞
　図６は、本発明の第４の実施形態の調湿装置５１を模式的に示す図である。図６に示す例の調湿装置５１は、断面円状の中空（円筒状、円盤状）の基材５３の外周面に層状に高分子吸湿材５４が形成された吸湿部５２を備える。図６に示す例では、さらに、基材５３の外周面に設けられた高分子吸湿材の一部の領域に対向するように、集積部２６が設けられる。集積部２６は、図４、５に示した例の集積部２６と同様に、基材２７の一方側に高分子吸湿材２８を層状に設け、基材２７の他方側に高分子吸湿材２８を加熱し得る熱源２９を有する。図６に示す例では、この集積部２６が、高分子吸湿材２８が壊れない程度の圧力と摩擦力を維持して、吸湿部５２の高分子吸湿材５４の一部に直接接触するようにする。基材５３内の内周面の、集積部２６に対応する位置には、基材５３側から高分子吸湿材５４を加熱し得る熱源５５を備える。

　図６に示す例では、基材５３の中空の部分および基材５３の外側に風路５６，５７が設けられる。基材５３は、中心軸周りに回転され、熱源５５で高分子吸湿材５４を部分的に加熱するようにすることで、高分子吸湿材５４で吸収した空気中の水分は、集積部２６に移動する。熱源５５と基材５３とは分かれており一体ではないため、基材５３が回転するにつれてその上に設けられた高分子吸湿材５４も移動するが、熱源５５は集積部２６が対向する場所に止まる。したがって高分子吸湿材５４の熱源５５から離れていった領域では吸湿し、熱源５５近傍で放水した際に集積部２６の高分子吸湿材２８（親水状態）に水が移動する。また、集積部２６は高分子吸湿材２８に水が十分に移るまで熱源２９を働かすことなく、集積に専念する。自重で落下するほどの水分量が集積できたところで熱源２９を集積部２６の熱源５５と同時に加熱し、主に高分子吸湿材２８に集積していた水を水滴として自重で滴下させる。集積部２６の高分子吸湿材２８に移った水分が、吸湿部５２の高分子吸湿材５４に戻らないようにする場合には、集積部２６を吸湿部５２から離すか、集積部２６の高分子吸湿材２８と吸湿部５２の高分子吸湿材５４とが接触する部分を冷却すればよい。

　このようにして、図６に示すような構造でも、図５に示した構造と同様に、吸湿材５２の高分子吸湿材５４の集積部２６に対向する領域以外の領域では風路５６，５７により空気中の水分を効率的に吸収させることができ、上述の基材５３の回転により、順次、集積部２６による吸湿部５２の高分子吸湿材５４からの効率的な水分の回収が可能となる。

　また、基材５３の内周面に放熱フィンが設けられていてもよい。放熱フィンは内周面の一部に設けられていても、基材５３の内周面の全面にわたって設けられていてもよい。このように基材５３に放熱フィンを設けることで、高分子吸湿材５４の集積部２６に対向する領域以外の領域において、熱源５５での加熱により基材５３に残っていた熱を放出し、疎水性の状態となりにくくすることができる。なお、上述した図４の基材２３の熱源２５側、図５の基材４３の内側に放熱フィンを設けるようにしても勿論よい。

　＜第５の実施形態＞
　図７（ａ）は、本発明の第５の実施形態の調湿装置６１に用いられる構成単位６１ａを模式的に示す図であり、図７（ｂ）は複数の構成単位（たとえば構成単位６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ）で構成された調湿装置６１を模式的に示す図である。図７に示す例では、たとえばＮｉ－Ｃｒの約７０％も電気抵抗を有するステンレスなどで形成された金属製網状物（メッシュ）を基材６２として用い、これに高分子吸湿材６６を上述したシランカップリングを利用して結合する。これにより金属の表面粗さとシランカップリングとで、基材６２と高分子吸湿材６６とを強固に結合させることができる（基材６２の網目の中に高分子吸湿材６６が入り込む）。さらに、図７（ａ）に示す構成単位には、金属製網状物である基材６２に通電して抵抗発熱させるための通電部（電源）６４および基材６２と通電部６４との間を電気的に接続する配線６３が設けられる。

　このような構成単位を、高分子吸湿材６６同士が接触するように複数並べて、調湿装置６１を構成する（図７（ｂ）では、高分子吸湿材６６同士が離れているように見えるが、実際には接触している）。この際、金属製網状物である基材６２は、湿った空気が流れる風路６５に曝されるようにする。これにより各構成単位の高分子吸湿材６６は、空気中の水分を吸収し、親水性の状態となる。その後、風路６５に近い側（図７では、紙面に関して左側）から、通電部６４および配線６３を介し、順次、基材６２に通電していく。このようにすることで、図７の紙面に関して左側から右側に向かって、高分子吸湿材６６の水分を移動させ、集積させることが可能となる。このようにして、最終的に端の構成単位の高分子吸湿材に水分を集積させ、最終的に水滴として回収すればよい。なお、図７に示す構成において、基材としては上述のように金属製網状物が好適であるが、金属製の平板状物、ブロック状物などで基材を構成するようにしても勿論よい。また特に吸湿した状態でのメッシュ同士の電気的な短絡を防ぐためにメッシュ基材を薄いセラミックで包みセラミックに高分子を付けることもできる。

　１　調湿装置、２　調湿部、３　基材、４　高分子吸湿材、５　熱源、６　シランカップリング、７　高分子吸湿材、９　水回収用皿部、１０　水タンク、１１　断熱材、１２　筐体、１３　吸気口、１４　エアフィルタ、１５　排気口、１６　調湿用ファン、１７　風路、２１　調湿装置、２２　吸湿部、２３　基材、２４　高分子吸湿材、２５　熱源、２６　集積部、２７　基材、２８　高分子吸湿材、２９　熱源、４１　調湿装置、４２　調湿部、４３　基材、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆ　高分子吸湿材、４５　熱源、４６　風路、４７　風路、５１　調湿装置、５２　吸湿部、５３　基材、５４　高分子吸湿材、５５　熱源、５６　風路、５７　風路、６１　調湿装置、６２　基材（金属製網状体）、６３　配線、６４　通電部（電源）、６５　風路、６６　高分子吸湿材。

Claims

　基材の少なくとも一方に高分子吸湿材を設けた吸湿部と、前記吸湿部を部分的に加熱する熱源とを備える調湿装置であって、
　前記高分子吸湿材が、空気中の水分を吸収し得る親水性の状態と、前記親水性の状態のときに吸収した水分を放出する疎水性の状態とを有し、温度の上昇により前記親水性の状態から疎水性の状態に変化し、かつ、前記温度の下降により前記疎水性の状態から前記親水性の状態に戻る性質を有する、調湿装置。
　吸湿部が、熱源側の一部を除いて高分子吸湿材を覆う断熱材を備え、吸収した空気中の水分を熱源により加熱された部分において水滴として放出し得るように構成されている、請求項１に記載の調湿装置。
　吸湿部に対向して、基材の一方側に高分子吸湿材を層状に設け、他方側に高分子吸湿材を加熱し得る熱源を有する集積部をさらに備える、請求項１に記載の調湿装置。
　基材が板状物または網状物である、請求項１～３のいずれか１項に記載の調湿装置。
　基材が高分子吸湿材よりも熱伝導性の高い材料で形成され、基材最表面と高分子吸湿材の末端が固着されたものである、請求項１～４のいずれか１項に記載の調湿装置。