(57)【要約】  水分蒸発によるロスを低減して効率的に吸湿部から水分を放出するために、本発明の調湿装置では、吸湿部（２）は、熱伝導率が異なる２つ以上のゲル部を有し、加熱ヒーター（５）の加熱により、吸湿した水分を、加熱ヒーター（５）と反対側の面に形成された特定の外部露出領域である露出面（３１）から放出する構成になっている。
2019043975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を含む吸湿材を有する吸湿部と、
前記吸湿材の水との親和性を低下させるための温度刺激を付与する刺激付与部と、を備え、
前記吸湿部は、熱伝導率が異なる２つ以上のゲル部を有し、前記温度刺激により、吸湿した水分を、前記刺激付与部と反対側の面に形成された特定の外部露出領域から放出する構成になっていることを特徴とする調湿装置。
【請求項２】
前記吸湿部は、少なくとも、熱伝導率が異なる第１及び第２ゲル部を有し、
熱伝導率が高い第１ゲル部は、前記刺激付与部側に、外部に露出した第１露出面を有し、
熱伝導率が低い第２ゲル部は、前記刺激付与部と反対側に、前記外部露出領域を構成する第２露出面を有するとともに、一部が前記第１ゲル部内に埋入されるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の調湿装置。
【請求項３】
前記第１ゲル部は、熱伝導性フィラーを含有する第１ゲルを有し、
前記第２ゲル部は、前記第１ゲルよりも前記熱伝導性フィラーの量が少ない、あるいは前記熱伝導性フィラーを含まない第２ゲルを有することを特徴とする請求項２に記載の調湿装置。
【請求項４】
前記第１ゲル部は、前記刺激付与部へ向かうに従って、前記熱伝導性フィラーの濃度が大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載の調湿装置。
【請求項５】
前記第２ゲル部は、前記刺激付与部へ向かうに従って、幅が小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の調湿装置。
【請求項６】
前記第２ゲル部の吸湿材は、親水性高分子を含み、
前記第２ゲル部は、前記刺激付与部へ向かうに従って、前記刺激応答性高分子に対する前記親水性高分子の濃度が小さくなっていることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の調湿装置。
【請求項７】
前記第１ゲル部と前記第２ゲル部との体積比は、１：９９〜９９：１であることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の調湿装置。
【請求項８】
前記第２ゲル部は、前記刺激付与部側からその反対側へ向かって配向した、導水孔、または親水性粘土鉱物材料が挿入されていることを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の調湿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調湿装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の湿度を調整する調湿装置として、刺激応答性高分子を含む吸湿材を用いた調湿装置が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、複合多孔質繊維除湿材料を空調／環境制御ユニットにて使用する技術が開示されている。複合多孔質繊維除湿材料は、可逆性ヒドロゲル材料を表面に固定化した複数の繊維からなり、可逆性ヒドロゲル材料は温度変化、ｐＨ変化、電場、光の強度や波長等を刺激として位相変化を起こし、吸収した水を放出する。特許文献１に記載の技術では、このような複合多孔質繊維除湿材料を除湿機に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／３０９９２７号明細書（２０１３年１１月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、複合多孔質繊維除湿材料の可逆性ヒドロゲル材料内の熱伝導制御が困難であるという問題がある。このため、例えば、複合多孔質繊維除湿材料を加熱すると、水が露出面へ放出される速度よりも、熱の方が速く伝わるため、放出される水が露出面に到達する前に熱が伝わる。その結果、可逆性ヒドロゲル材料は、外部露出面に疎水性に変化したスキン層が形成され、内部に水が閉じ込められる。この場合、スキン層により、複合多孔質繊維除湿材料内に吸湿された水分の多くが露出面から水滴として放出されず、水蒸気として失われる。その結果、放出された水蒸気により除湿効果も低減するおそれがある。【０００６】
本発明の一態様は、水分蒸発によるロスを低減して効率的に吸湿部から水分を放出することができる調湿装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る調湿装置は、外部刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を含む吸湿材を有する吸湿部と、前記吸湿材の水との親和性を低下させるための温度刺激を付与する刺激付与部と、を備え、前記吸湿部は、熱伝導率が異なる２つ以上のゲル部を有し、前記温度刺激により、吸湿した水分を、前記刺激付与部と反対側の面に形成された特定の外部露出領域から放出する構成になっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、水分蒸発によるロスを低減して効率的に吸湿部から水分を放出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る調湿装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る調湿装置の構成を示す横断面図である。
【図３】変形例１の調湿装置の構成を示す縦断面図である。
【図４】図３中のＢ−Ｂ線で切断した調湿装置の構成を示す断面図である。
【図５】変形例１において、吸湿ユニットの回転により脱水エリアに移動した素子の様子を示す図である。
【図６】変形例１において、吸湿ユニットの回転により脱水エリアに移動した後、加熱によって水が滲出した素子の様子を示す図である。
【図７】変形例１において、吸湿ユニットから放出された水が円筒型の転写部の表面に取り出される様子を示す図である。
【図８】変形例２の調湿装置における水滴除去部の動作を説明する図である。
【図９】変形例３の調湿装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】図９中のＣ−Ｃ線で切断した調湿装置の構成を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の実施形態１で用いられる吸湿ユニットの概略構成を示す側面図であり、（ｂ）は吸湿部の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】吸湿部に充填される吸湿材として使用される刺激応答性高分子ゲルの構造を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る調湿装置における吸湿ユニットの吸湿部に備えられた脱水吸湿ゲル部の構成を模式的に示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る調湿装置における吸湿ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態４に係る調湿装置における吸湿ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係る調湿装置における吸湿ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図１７】本発明の実施形態６に係る調湿装置における吸湿部の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態６に係る調湿装置における吸湿部の変形例の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る調湿装置１０１の構成を示す縦断面図である。図２は、調湿装置１０１の構成を示す横断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示されるように、調湿装置１０１は、吸気口９と、排気口１０とを有する装置本体８を備えている。装置本体８の内部には、吸湿ユニット１と、吸湿エリア１６と、脱水エリア１７と、排水タンク１４と、送風ファン１１とが備えられている。吸湿エリア１６は、吸湿ユニット１が空気中の水分を吸収する領域である。脱水エリア１７は、空気中の水分を吸収した吸湿ユニット１が吸収した水分を水として放出する領域である。排水タンク１４は、脱水エリア１７から放出された水を貯水するタンクである。送風ファン１１は、除湿される空気を吸気口９から取り込み、除湿された空気を排気口１０から排出するためのファンである。
【００１２】
吸気口９は、装置本体８の１つの側面に設けられており、排気口１０は、当該側面に対向する側面に設けられている。これにより、吸気口９から取り込まれた空気は、装置本体８内を水平方向に流れるようになっている。また、吸湿エリア１６と、脱水エリア１７とは、吸気口９から取り込まれた空気が流れる経路の、吸気口９側に配置され、送風ファン１１は、吸気口９から取り込まれた空気が流れる経路の、排気口１０側に配置される。排水タンク１４は、脱水エリア１７の下方に備えられている。
【００１３】
前記吸湿ユニット１は、吸気口９と排気口１０との間に配されている。そして、吸気口９が設けられている装置本体８の側面、および排気口１０が設けられている装置本体８の側面と平行な面上に、図２に示すように、ユニット回転軸１３を中心とする円の円周上に、間隔をあけて放射状に配置されている。また、複数の吸湿ユニット１は、ユニット回転軸１３のまわりを回転可能となっている。ユニット回転軸１３の回転は、ユニット回転用モーター１２によって駆動される。
【００１４】
吸湿ユニット１がユニット回転軸１３のまわりを回転する領域は、上方に位置する吸湿エリア１６と、下方に位置する脱水エリア１７とに区分されている。吸湿ユニット１は、回転によって、吸湿エリア１６と、脱水エリア１７との間を移動可能となっている。吸気口９から取り込まれた空気は、吸湿エリア１６を通過し、脱水エリア１７には流れないようになっている。脱水エリア１７には、吸湿ユニット１の加熱ヒーター５のヒーター電極と通電するヒーター用固定電極１５が配置されている。
【００１５】
吸湿ユニット１は、吸湿材を有する吸湿部２と、加熱ヒーター５と、を備えた素子の集合体である。吸湿部２を形成する吸湿材としては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子の乾燥体を含有する吸湿材を用いることができる。なお、本実施形態では、上記の刺激応答性高分子として、熱に応答して水との親和性が可逆的に変化する温度応答性高分子（熱応答性高分子）を用いる構成について説明する。かかる温度応答性高分子は、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ（Lower Critical Solution Temperature）、以下、本明細書において「ＬＣＳＴ」と称することがある。）を持つ高分子である。ＬＣＳＴを持つ高分子は低温では親水性であるが、ＬＣＳＴ以上になると疎水性となる。なお、ここで、ＬＣＳＴとは、高分子を水に溶解したときに、低温では親水性で水に溶解するが、ある温度以上になると疎水性となって不溶化する場合の、その境となる温度をいう。また、温度応答性高分子は、簡易な加熱装置を用いて温度を変化させることにより、空気中の水分の吸収と吸収した水分の放出とを可逆的に行えることから、調湿機に特に好適に用いることができる。また、吸湿部２を形成する吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子とを含んでいることが好ましい。なお、吸湿部２で用いられる吸湿材の具体例については後述する。
【００１６】
まず、調湿装置１０１が運転されると、吸湿ユニット１は、ユニット回転用モーター１２によって、ユニット回転軸１３のまわりを回転する。また、送風ファン１１が駆動し、装置本体８内の空気が流れる経路では吸気口９から除湿される空気（湿り空気）１８が装置本体８内に取り込まれる。
【００１７】
装置本体８に吸気された空気（湿り空気）１８は、吸湿エリア１６を通過するときに、吸湿ユニット１の吸湿部２と接触する。吸湿部２に充填された吸湿材は、室温において親水性であり、空気（湿り空気）中の水分を吸収する。そして、これによって、吸湿エリア１６を通過するときに湿り空気は除湿され、除湿された空気（乾燥空気）１９が排気口１０から排気される。
【００１８】
空気（湿り空気）中の水分を吸収した吸湿ユニット１は、ユニット回転軸１３が回転することにより、ユニット回転軸１３のまわりに回転し、吸湿エリア１６から脱水エリア１７内へと移動する。脱水エリア１７内で、吸湿ユニット１の加熱ヒーター５のヒーター電極がヒーター用固定電極１５と接触して通電することにより、脱水エリア１７へと移動した吸湿ユニット１は、加熱ヒーター５により加熱される。加熱ヒーター５により、吸湿部２が加熱されることにより、吸湿部２の温度はＬＣＳＴ以上となり、吸湿部２に充填された吸湿材は疎水性となる。その結果、吸湿材が吸収した水分は、水として吸湿材から放出される。放出された水は、滴下口７から、排水タンク１４に排出される。
【００１９】
このように、本実施形態にかかる調湿装置１０１は、温度（外部刺激）に応じて水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する温度応答性高分子（刺激応答性高分子）を含む吸湿材を含む吸湿部２と、水を吸湿した上記吸湿材を加熱することにより上記吸湿材を疎水性に切り替えて吸湿した水分を放出させるための加熱ヒーター（刺激付与部）５とを備えている。これにより、吸収された水分を液体状態で直接取り出すことができるため、熱交換機を必要としない。さらに、吸湿部２に充填される吸湿材として、そのＬＣＳＴが、室温を超える程度の温度の応答性高分子を用いることにより、過冷却や大きな熱量を用いずに、吸湿材がＬＣＳＴ以上となるように加熱するだけで吸収した水分を液体状態で直接取り出すことができる。使用される応答性高分子のＬＣＳＴは、例えば４０℃以上の比較的低温の温度、例えば４０℃〜１００℃、より好ましくは４０℃〜７０℃である。
【００２０】
なお、調湿装置１０１の構成は、図１，２に示された構成に限定されず、温度応答性高分子（刺激応答性高分子）を含む吸湿材を用いて調湿が可能な公知の構成であればよい。例えば、図１，２に示される構成において、吸気口９が装置本体８の１つの側面の下部に設けられており、排気口１０が装置本体８の上面に設けられた構成であってもよい。この場合、複数の吸湿ユニット１は、装置本体８内に鉛直方向に延びるユニット回転軸１３を中心軸とする円筒の側面に相当する面上に並べて配置されていることが好ましい。
【００２１】
また、調湿装置１０１のさらなる変形例１〜３について、図３〜１０に基づいて説明する。
【００２２】
〔変形例１〕
図３は変形例１としての調湿装置１０２の縦断面図を示し、図４は図３中のＢ−Ｂ線で切断した調湿装置１０２の断面図を示す。
【００２３】
調湿装置１０２の空気流通路には、空気の入り口側から順に、吸気口９、吸気フィルター２０、吸湿ユニット１、送風ファン１１、及び排気口１０が設けられている。
【００２４】
また、吸湿ユニット１は、図３及び図４に示すように、吸湿部２および加熱ヒーター５を含む積層構造を有する素子が、円筒の側面上に、固定されている。前記円筒は、調湿装置１０２内で、吸気口９が形成されている筐体の側面に対して垂直な方向に延びるユニット回転軸１３を中心軸とする円筒である。吸湿ユニット１の素子それぞれは、前記円筒の側面上に、等間隔に相互に隣り合うように並べて配置されている。
【００２５】
吸湿ユニット１は、ユニット回転軸１３周りに、図４中に矢印で示す方向（反時計回り）に回転可能となっている。吸湿ユニット１の回転は、ステッピングモーターによって所定の時間で回転するように駆動される。吸湿ユニット１は、所定時間ごとに各素子単位で吸湿エリア１６から脱水エリア１７へ回転移動するように制御してもよく、緩やかに連続回転して吸湿エリア１６から脱水エリア１７へ回転移動するように制御してもよい。所定の時間は高分子吸湿材の吸放湿特性によって異なるため適切に決定される。
【００２６】
変形例１では、吸湿ユニット１それぞれは、前記円筒の側面上に、近接して並べて配置した場合に、全体として円筒形を形成するように、横断面が円弧状の形状を有している。すなわち、吸湿部２および加熱ヒーター５は、横断面が円弧状に曲がった板状の形状を有する。このとき、吸湿ユニット１それぞれは、吸湿部２が円弧の外側に、加熱ヒーター５が円弧の内側に配置されるように配置されている。
【００２７】
図４に示すように、吸湿ユニット１が回転する領域は、調湿装置１０２の上部に位置する吸湿エリア１６と、調湿装置１０２の下部に位置する脱水エリア１７とに区分されている。そして、吸湿ユニット１が、所定の時間で一度回転する毎に、前記各素子の１つが吸湿エリア１６から脱水エリア１７に移動し、前記各素子の１つが脱水エリア１７から吸湿エリア１６に移動する。本実施の形態では、調湿装置１０２の下部に位置する３個の吸湿ユニット１が、脱水エリア１７内にある。
【００２８】
脱水エリア１７では、脱水エリア１７内にある吸湿ユニット１の加熱ヒーター５のヒーター電極と接触して加熱ヒーター５を通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極が配置されている。これにより、吸湿ユニット１それぞれが、脱水エリア１７に到達すると、各吸湿ユニット１の加熱ヒーター５が通電により作動するようになっている。
【００２９】
脱水エリア１７では、さらに、吸湿ユニット１と接するように転写部２１が吸湿ユニット１の下部に設けられる。転写部２１は円筒形状の部材である。転写部２１は、吸湿部２の表面と転写部２１の表面とが接触する状態で設置されて、吸湿ユニット１の回転により回転伝達される。
【００３０】
脱水エリア１７に吸湿ユニット１が回転によって移動したときに、加熱ヒーター５によって吸湿部２がＬＣＳＴ以上に加熱される。これにより吸湿部２から水滴が滲出して、転写部２１に水滴が転写されるようになっている。
【００３１】
なお、吸気口９から取り込まれた空気は、空気流通壁によって、吸湿エリア１６のみを流通し、脱水エリア１７には流通しないようになっている。
【００３２】
脱水エリア１７の下部には、滴下口が設けられており、当該滴下口の下部に排水タンク１４が設置されている。排水タンク１４は排気の方向に引き出すことが出来、集積した水が排水されるようになっている。
【００３３】
次に調湿装置１０２による除湿方法について、図３〜７を参照して説明する。まず、調湿装置１０２が運転されると、調湿装置１０２内の送風ファン１１が動作されて、吸気口９から空気（湿り空気１８）が、吸気フィルター２０を介して、調湿装置１０２内に取り込まれる。吸湿ユニット１は、ステッピングモーターによって駆動されて、ユニット回転軸１３のまわりを所定の回転速度で回転する。
【００３４】
調湿装置１０２に取り込まれた空気（湿り空気）１８は、吸湿エリア１６を通過するときに、吸湿ユニット１の吸湿部２と接触する。吸湿エリア１６では、加熱ヒーター５が作動しないため、室温において親水性である吸湿部２は、空気（湿り空気）１８中の水分を吸湿する。これによって、吸湿エリア１６を通過する湿り空気は除湿され、除湿された空気（乾燥空気）１９が排気口１０から排気される。
【００３５】
空気（湿り空気）１８中の水分を吸湿した吸湿ユニット１は、ステッピングモーターによって駆動されて図中の矢印方向に回転し、順に吸湿エリア１６から脱水エリア１７内へと移動する。脱水エリア１７内では、各吸湿ユニット１の加熱ヒーター５のヒーター電極が図示しないヒーター用固定電極と接触して通電することにより、吸湿部２が加熱ヒーター５により加熱される。
【００３６】
加熱ヒーター５により、吸湿部２が加熱されることにより、吸湿部２はＬＣＳＴ以上となり、水との親和性が低下して疎水性となる。その結果、吸湿部２に吸湿された水分は、液体の水として吸湿部２から放出される。
【００３７】
図５は、吸湿ユニット１の回転により最下部に移動した素子の様子を示す図である。この段階では、吸湿部２から放出された水は、まだ吸湿部２の表面に取り出されていない。図６は、吸湿ユニット１の回転により調湿装置１０２の最下部に移動した後、吸湿部２から水滴が滲出して転写部２１に接触している様子を示す図である。さらに、図７は放出された水が転写部２１の表面に移動し、水滴が表面上を流れ落ちる様子を示す図である。このようにして排出された水は、滴下水として排水タンク１４に集積される。
【００３８】
変形例１における、空気中の水を吸湿させた高分子吸湿材に外部刺激を付与して水を滲出させる効果は、図１及び図２に示した構成と同様に得ることができる。また、変形例１の調湿装置１０２では、水との親和性が低下した高分子吸湿材（吸湿部２）の表面に転写部２１を接触させることにより、吸湿部２かた放出された微量の水をも取り出すことが可能である。
【００３９】
なお、図３及び図４に示す例では、吸湿ユニット１は、吸湿部２が円弧の外側に、加熱ヒーター５が円弧の内側に配置されるように構成されている。しかし、この配置とは逆に、吸湿ユニット１は、吸湿部２が円弧の内側に、加熱ヒーター５が円弧の外側に配置されるように構成されていてもよい。かかる場合は、ヒーター用固定電極は、吸湿ユニット１の外側に配置される。
【００４０】
なお、変形例１では、調湿装置１０２の下部に位置する３個の吸湿ユニット１が、脱水エリア１７内にある。脱水エリア１７では、脱水エリア１７内に移動した直後の吸湿ユニット１と、脱水エリア１７の最下点にある吸湿ユニット１との各々の加熱ヒーター５のヒーター電極と接触して通電できる位置に、図示しないヒーター用固定電極が配置されている。吸湿ユニット１が、回転によって脱水エリア１７から完全に吸湿エリア１６に移動する前に、各々の素子の通電が終了するようになっていることが好ましい。
【００４１】
〔変形例２〕
変形例２は、変形例１に水滴除去部２２を追加したものである。その他の構成や動作は変形例１と同じであるので説明は省略する。図８は、変形例２の調湿装置における水滴除去部２２の動作を説明する図である。
【００４２】
図８に示すように、水滴除去部２２は、転写部２１の下部で、かつ外周に接するように設置される。吸湿ユニット１および転写部２１は、図中に示す矢印の方向に各々回転する。
【００４３】
空気中の水分を吸着した吸湿ユニット１の回転により、吸湿ユニット１は脱水エリア１７内に移動した後、吸湿部２が加熱ヒーター５により加熱されて水を放出し、転写部２１の表面に取り出される。そして、放出された水が転写部２１の表面を垂れ落ちて最下部に移動する。このとき、多くの水滴が滴下して排水タンク１４に集積される。また、この時に滴下しなかった水滴が水滴除去部２２によって強制的に転写部２１の表面から離脱させられて排水タンク１４に集積される。
【００４４】
このようにして、吸湿ユニット１の回転により、吸湿ユニット１を形成する円筒の最下部に移動する前記素子から取り出された水が、転写部２１を経由して排水タンク１４へと順次移動する。これにより、吸湿ユニット１による空気中の水の吸湿、放出が連続的に繰り返される。
【００４５】
変形例２において、水滴除去部２２は、転写部２１の下方で最下点よりも転写部２１の回転方向の後方に偏倚した位置に設置するとしたが、もちろん最下点位置であっても良いし、転写部２１の回転方向の前方に偏倚した位置であってもよい。回転方向の後方であれば、転写部２１の表面が水滴除去部２２の接触部から回転方向に離れる様に移動するので接触が滑らかに行われる。
【００４６】
また、水滴除去部２２は板状もしくは棒状の構造体であるが、転写部２１の表面に接触することが出来れば特に形状を限定するものではない。また、好ましくは柔軟性を有し吸水性を有さない材質で形成されるのが良い。
【００４７】
また、水滴除去部２２は、転写部２１と非接触に配置されていてもよい。水滴除去部２２は、転写部２１の円周部近傍のいずれの箇所にも設置可能である。さらに、転写部２１が回転することで水滴除去部２２を移動させる必要が無いので、より構造が簡素化できる。
【００４８】
また、変形例１または２において、転写部２１の表面に水滴除去を促進する文様を設けてもよい。文様は転写部２１の表面に線刻で形成した溝、もしくは極わずかに突出するリブであってもよい。水滴除去を促進することが出来れば特に形状を限定するものではない。
【００４９】
〔変形例３〕
図９は変形例３としての調湿装置１０３の縦断面図を示し、図１０は図９中のＣ−Ｃ線で切断した調湿装置１０３の断面図を示す。
【００５０】
変形例の調湿装置１０３は、脱水エリア１７の構成のみが変形例１と異なっている。即ち、変形例３では、図９及び図１０に示すように、脱水エリア１７に、複数の吸湿ユニット１が固定された円筒の側面に接する円筒形の転写部２１と、転写部２１の円筒の側面に接する円筒形の水滴除去部２２が設けられている。転写部２１は、円筒形の回転体上に吸水材を固定して形成されており、互いに接触することで吸湿ユニット１の回転とともに、回転するようになっている。
【００５１】
また、転写部２１の吸水材は、吸水性を有するスポンジや不織布等の材料からなる。転写部２１の下部には、転写部２１の円筒形の側面に接する円筒形の水滴除去部２２が設けられている。水滴除去部２２は、吸水性を有さない材質で円筒形に形成された部材である。水滴除去部２２は、水滴除去部モーター２８により駆動されて、転写部２１の回転とともに、回転するようになっている。
【００５２】
本実施形態に係る調湿装置１０１〜１０３は、吸湿ユニット１の構成、特に吸湿部２の構成に特徴がある。吸湿部２は、加熱ヒーター５からの熱により、吸湿した水分を、加熱ヒーター５と反対側の面に形成された特定の外部露出領域から放出する構成になっている。図１１の（ａ）は、吸湿ユニット１の概略構成を示す側面図であり，図１１の（ｂ）は、吸湿部２の概略構成を示す斜視図である。図１２は、吸湿部２に充填される吸湿材として使用される刺激応答性高分子ゲルの構造を示す説明図である。なお、説明の便宜上、吸湿部２における加熱ヒーター５側を下側とし、加熱ヒーター５と反対側を上側とする。
【００５３】
図１１の（ａ）に示されるように、吸湿ユニット１は、外部刺激（温度刺激）に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を含む吸湿材を有する吸湿部２と、加熱ヒーター５と、を備えている。加熱ヒーター５は、前記吸湿材の水との親和性を低下させるための外部刺激を付与する刺激付与部として機能する。また、吸湿部２は、少なくとも、脱水吸湿ゲル部３（第２ゲル部）と、高熱伝導ゲル部４（第１ゲル部）と、を有する。脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４とは熱伝導率が異なる。これらゲル部のうち、熱伝導率が高い高熱伝導ゲル部４は、加熱ヒーター５側に、外部に露出した露出面４１（第１露出面）を有する。また、熱伝導率が低い脱水吸湿ゲル部３は、加熱ヒーター５と反対側に、外部に露出した露出面３１（第２露出面）を有する。また、脱水吸湿ゲル部３は、その一部が、高熱伝導ゲル部４に埋入されるように設けられている。図１１の（ａ）及び（ｂ）に示された構成では、脱水吸湿ゲル部３は、露出面３１以外の面が高熱伝導ゲル部４に接触している。
【００５４】
吸湿部２が加熱ヒーター５によりＬＣＳＴ以上に加熱されると、吸湿部２に含まれる温度応答性高分子は、親水性から疎水性に切り替わる。その結果、温度応答性高分子に吸湿されていた水分は放出される。ここで、吸湿部２は、脱水吸湿ゲル部３及び高熱伝導ゲル部４という熱伝導率が異なる２つのゲル部を有する。それゆえ、この２つのゲル部間の熱伝導速度の違いから、吸湿部２内に吸湿された水分を一か所に集中して放出することができる。吸湿部２内の水分の移動速度は、加熱ヒーター５による熱の伝導速度よりも遅い。それゆえ、吸湿部２内の水分は、吸湿部２内の熱の伝導に追随して移動することになる。
【００５５】
加熱ヒーター５により、吸湿部２では、熱が、高熱伝導ゲル部４の露出面４１側から伝わり、最終的に熱伝導率が低い脱水吸湿ゲル部３に伝達される。これに伴い、吸湿部２は、高熱伝導ゲル部４の露出面４１側からＬＣＳＴ以上の温度に達し、最後に脱水吸湿ゲル部３がＬＣＳＴ以上の温度に達する。これに追随して、吸湿部２に吸湿された水分は、高熱伝導ゲル部４の露出面４１側から脱水吸湿ゲル部３へ移動する。
【００５６】
ここで、吸湿部２においては、脱水吸湿ゲル部３の熱伝導率は、高熱伝導ゲル部４の熱伝導率よりも低く、かつ、脱水吸湿ゲル部３における露出面３１を除く面は高熱伝導ゲル部４に接触している。このため、脱水吸湿ゲル部３は、熱が下部を中心に高熱伝導ゲル部４に接触した周囲の面から伝わりつつ、露出面３１へ伝導する。このため、脱水吸湿ゲル部３では、下部を中心に高熱伝導ゲル部４に接触した周囲の面からＬＣＳＴ以上の温度に達し親水性から疎水性に変化しつつ、露出面３１へ向かって順次にＬＣＳＴ以上の温度に達し親水性から疎水性へ変化する。この疎水性の変化に伴い、吸湿部２に吸湿された水分は、下部を中心に高熱伝導ゲル部４に接触した周囲の面から脱水吸湿ゲル部３内の親水性部分へ移動し、最終的には脱水吸湿ゲル部３の露出面３１に水が集中し、水滴として放出される。
【００５７】
このように、本実施形態に係る調湿装置１０１では、吸湿部２を熱伝導率が異なる脱水吸湿ゲル部３及び高熱伝導ゲル部４で構成することにより、吸湿部２内の熱伝導性を制御することができる。それゆえ、加熱ヒーター５による加熱により、脱水吸湿ゲル部３の露出面３１にスキン層を形成させることなく、吸湿部２に吸湿された水分を、脱水吸湿ゲル部３の露出面３１に集中して放出することができる。その結果、本実施形態に係る調湿装置１０１によれば、吸湿部２内の熱伝導性を制御することにより、水分蒸発によるロスを低減して効率的に吸湿部２から水分を放出することができる。
【００５８】
また、高熱伝導ゲル部４は、熱伝導性フィラーを含有する高熱伝導ゲル（第１ゲル）を有する。図１２に示されるように、高熱伝導ゲルは、刺激応答性高分子ゲルに熱伝導性フィラーが混入した構成となっている。この熱伝導性フィラーの含有量を調節することにより、高熱伝導ゲル部４の熱伝導率を制御することが可能である。また、脱水吸湿ゲル部３について、熱伝導性フィラーの含有量を高熱伝導ゲル部４よりも少なくする、あるいは、熱伝導性フィラーを含まないようにすることにより、高熱伝導ゲル部４よりも熱伝導率を低くすることができる。すなわち、脱水吸湿ゲル部３は、前記高熱伝導ゲルよりも熱伝導性フィラーの量が少ない、あるいは熱伝導性フィラーを含まない脱水吸湿ゲル（第２ゲル）を有する。このように、本実施形態に係る調湿装置１０１では、脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４との間で熱伝導性フィラーの含有量を調節することにより、脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４との間の熱伝導率を制御することができる。
【００５９】
前記熱伝導性フィラーとしては、例えば、炭素質材料、金属粒子、金属酸化物、金属水酸化物、窒素化合物、炭素化合物、セラミック類、及び、セルロースからなる群より選択される少なくとも１種の熱伝導性フィラーを好適に用いることができる。より具体的には、前記熱伝導性フィラーとしては、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノホーン（ＣＮＨ）、炭素繊維、カーボンブラック（ＣＢ）、フラーレン、グラファイト、グラフェン等の炭素質材料；金、白金、銀、銅、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、鉄、コバルト、ビスマス、アルミニウム、ステンレス、チタン等の金属粒子；酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物；窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒素化合物；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭化ケイ素等の炭素化合物；シリカ、タルク、マイカ、カオリン、ベントナイト、パイロフェライト等のセラミック類、ホウ化チタン、チタン酸カルシウム等を挙げることができる。前記金属粒子には、例えば、金属ナノ粒子、金属マイクロ粒子、金属ナノロッド、金属繊維等が含まれる。前記熱伝導性フィラーは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、熱伝導性フィラーとしてカーボンナノチューブを用いる場合、金属型のカーボンナノチューブを用いることが好ましい。
【００６０】
また、脱水吸湿ゲル部３の吸湿材における熱伝導性フィラーの含有量は、少なければ少ないほど好ましい。脱水吸湿ゲル部３は、熱伝導性フィラーを含まないことが最も好ましい。
【００６１】
また、高熱伝導ゲル部４の吸湿材に含まれる刺激応答性高分子と熱伝導性フィラーとの割合は、特に限定されるものではない。高熱伝導ゲル部４の吸湿材全量に対して、熱伝導性フィラーは、５重量％以上含まれ、好ましくは１０重量％以上含まれ、より好ましくは２０重量％以上含まれ、また、３０重量％以下含まれ、好ましくは２５重量％以下含まれ、より好ましくは１０重量％以下含まれる。
【００６２】
脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４との間での熱伝導性フィラーの含有量の差は、特に限定されない。脱水吸湿ゲル部３の吸湿材全量に対する熱伝導性フィラーの濃度と高熱伝導ゲル部４の吸湿材全量に対する熱伝導性フィラーの濃度との差は、５重量％以上であり、好ましくは１０重量％以上であり、より好ましくは２０重量％以上であり、また、３０重量％以下であり、好ましくは２５重量％以下であり、より好ましくは１０重量％以下である。
【００６３】
また、脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４との体積比は、１：９９〜９９：１であり、より好ましくは１：９〜９：１の範囲内である。脱水吸湿ゲル部３の体積は、高熱伝導ゲル部４の体積よりも大きいことが好ましく、高熱伝導ゲル部４の体積の１倍以上であることが好ましく、高熱伝導ゲル部４の体積の２倍以上であることがより好ましく、高熱伝導ゲル部４の体積の５倍以上であることがさらに好ましく、また、高熱伝導ゲル部４の体積の２倍以下であることが好ましく、高熱伝導ゲル部４の体積の５倍以下であることがより好ましく、高熱伝導ゲル部４の体積の１０倍以下であることがさらに好ましい。
【００６４】
さらには、高熱伝導ゲル部４中の熱伝導性フィラーは、吸湿部２における下側（加熱ヒーター５側）から上側（加熱ヒーターと反対側）に向かって配向していることが望ましい。また、脱水時の水伝達効率を考慮して、脱水吸湿ゲル部３はより細分化され、合わせて高熱伝導ゲル部４も同様に細分化されていることが望ましい。すなわち、脱水吸湿ゲル部３及び高熱伝導ゲル部４は、横方向に薄く形成されていることが望ましい。
【００６５】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６６】
図１３は、本実施形態に係る調湿装置における吸湿ユニットの吸湿部に備えられた脱水吸湿ゲル部３の構成を模式的に示し、図１３の（ａ）は断面図であり、図１３の（ｂ）は図１３の（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１３の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本実施形態に係る調湿装置は、吸湿部の脱水吸湿ゲル部３に導水孔６が形成されている点で前記実施形態１と異なる。
【００６７】
導水孔６は、例えば、脱水吸湿ゲル部３の脱水吸湿ゲルに微細パイプといった、アスペクト比が高い細管材を挿入することにより形成することができる。導水孔６は、下側（加熱ヒーター側）から上側（加熱ヒーターと反対側）へ向かって配向するように形成されている。これにより、脱水吸湿ゲル部３内へ移動した水分は、導水孔６に溜まることになる。このため、加熱ヒーターによる加熱時に生じる脱水吸湿ゲル部３内の水分蒸発を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る調湿装置では、脱水吸湿ゲル部３に、導水孔６の代わりに、親水性粘土鉱物材料が挿入されていても、脱水吸湿ゲル部３内の水分蒸発を抑制することができる。上記親水性粘土鉱物材料は、特に限定されないが、例えば、イモゴライトが挙げられる。
【００６９】
また、脱水吸湿ゲル部３内に導水孔６を形成する方法としては、例えば、脱水吸湿ゲル内に挿入した前記細管材を抜き取った後形成された孔を導水孔６とする方法が挙げられる。また、脱水吸湿ゲル形成時に多孔質状またはモノリス状にすることによっても導水孔６を形成することができる。
【００７０】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７１】
図１４は、本実施形態に係る調湿装置における吸湿ユニット１Ａの概略構成を示す側面図である。本実施形態に係る調湿装置は、吸湿部２Ａにおける高熱伝導ゲル部が加熱ヒーター５へ向かうに従って、熱伝導性フィラーの濃度が段階的に大きい点が前記実施形態１と異なる。
【００７２】
図１４に示されるように、吸湿部２Ａでは、第２高熱伝導ゲル部４ｂは、第１高熱伝導ゲル部４ａよりも加熱ヒーター５側に形成されている。
【００７３】
第２高熱伝導ゲル部４ｂにおける熱伝導性フィラーの濃度は、第１高熱伝導ゲル部４ａにおける熱伝導性フィラーの濃度よりも大きくなっている。これにより、第２高熱伝導ゲル部４ｂは、第１高熱伝導ゲル部４ａよりも熱伝導率が高くなっている。
【００７４】
また、熱伝導率が比較的高い第２高熱伝導ゲル部４ｂは、脱水吸湿ゲル部３の下面と接触する一方、熱伝導率が比較的低い第１高熱伝導ゲル部４ａは、脱水吸湿ゲル部３の側面に接触している。それゆえ、吸湿部２Ａでは、第１高熱伝導ゲル部４ａ及び第２高熱伝導ゲル部４ｂにより、脱水吸湿ゲル部３の側面は、脱水吸湿ゲル部３の下面よりも遅く熱が伝導することになる。このように本実施形態に係る調湿装置では、加熱ヒーター５へ向かうに従って、熱伝導性フィラーの濃度を段階的に大きくすることにより、脱水吸湿ゲル部３への熱伝導性を細かく制御することができる。その結果、より厳密に吸湿部２内の熱伝導を制御でき、脱水吸湿ゲル部３の露出面３１にスキン層が形成されるのを抑制することができる。
【００７５】
図１４に示された構成では、高熱伝導ゲル部は、第１高熱伝導ゲル部４ａ及び第２高熱伝導ゲル部４ｂにより２段階で熱伝導性フィラーの濃度が変化していた。しかし、高熱伝導ゲル部は、この構成に限定されず、２段階よりも多い段階で熱伝導性フィラーの濃度が変化する構成であってもよい。
【００７６】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７７】
図１５は、本実施形態に係る調湿装置における吸湿ユニット１Ｂの概略構成を示す側面図である。本実施形態に係る調湿装置は、吸湿部２Ｂにおける脱水吸湿ゲル部３が、加熱ヒーター５側に、外部に露出した露出面３２を有する点が前記実施形態１と異なる。
【００７８】
図１５に示されるように、脱水吸湿ゲル部３と高熱伝導ゲル部４ｃとは、上下方向に垂直な方向において、交互に形成されている。加熱ヒーター５により加熱すると、脱水吸湿ゲル部３は、加熱ヒーター５側の露出面３２を介して直接熱が伝わる。また、高熱伝導ゲル部４ｃにより、脱水吸湿ゲル部３では、高熱伝導ゲル部４ｃに接触した周囲の面から熱が伝わる。
【００７９】
このため、脱水吸湿ゲル部３では、熱は、露出面３２を介して直接伝わると共に、高熱伝導ゲル部４により周囲の面から伝わりつつ、加熱ヒーター５側の露出面３２から露出面３１へ向けて伝わる。このため、脱水吸湿ゲル部３では、露出面３２がＬＣＳＴ以上の温度に達し親水性から疎水性に変化する。そして、疎水性の露出面３２から、周囲の面からＬＣＳＴ以上の温度に達し親水性から疎水性に変化しつつ、露出面３１へ向かって順次にＬＣＳＴ以上の温度に達し親水性から疎水性へ変化する。この疎水性の変化に伴い、吸湿部２に吸湿された水分は、疎水性の露出面３２から脱水吸湿ゲル部３内の親水性部分へ移動し、最終的には脱水吸湿ゲル部３の露出面３１に水が集中し、水滴として放出される。
【００８０】
このように、本実施形態に係る調湿装置では、加熱ヒーター５による加熱により、脱水吸湿ゲル部３の露出面３１にスキン層を形成させることなく、吸湿部２に吸湿された水分を、脱水吸湿ゲル部３の露出面３１に集中して放出することができる。
【００８１】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８２】
図１６は、本実施形態に係る調湿装置における吸湿ユニット１Ｃの概略構成を示す側面図である。本実施形態に係る調湿装置は、吸湿部２Ｃにおける脱水吸湿ゲル部の構成が前記実施形態１と異なる。吸湿部２Ｃにおける脱水吸湿ゲル部の吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子とを含み、親水性高分子の濃度が加熱ヒーター５へ向かうに従って小さくなっている。
【００８３】
図１６に示されるように、脱水吸湿ゲル部は、第１脱水吸湿ゲル部３ａ、第２脱水吸湿ゲル部３ｂ、及び第３脱水吸湿ゲル部３ｃが、上側から下側へ向けてこの順番で配された構成となっている。吸湿材における、温度応答性高分子に対する親水性高分子の濃度は、加熱ヒーター５に近い第３脱水吸湿ゲル部３ｃが最も小さく、第１脱水吸湿ゲル部３ａが最も高くなっている。第２脱水吸湿ゲル部３ｂにおける吸湿材の親水性高分子の濃度は、第１脱水吸湿ゲル部３ａにおける濃度と第３脱水吸湿ゲル部３ｃにおける濃度との間である。すなわち、本実施形態に係る調湿装置では、脱水吸湿ゲル部は、加熱ヒーター５へ向かうに従って、温度応答性高分子に対する親水性高分子の濃度が小さくなっている。
【００８４】
それゆえ、吸湿部２Ｃにおける脱水吸湿ゲル部では、吸湿材の親水性が、第３脱水吸湿ゲル部３ｃ、第２脱水吸湿ゲル部３ｂ、第１脱水吸湿ゲル部３ａの順で高くなっている。すなわち、熱が伝わる下部から露出面３１へ向けて吸湿材の親水性が高くなる。このため、加熱ヒーター５により加熱すると、熱は、第３脱水吸湿ゲル部３ｃ、第２脱水吸湿ゲル部３ｂ、第１脱水吸湿ゲル部３ａの順で伝わる。そして、これに伴う親水性から疎水性への変化は、第３脱水吸湿ゲル部３ｃ、第２脱水吸湿ゲル部３ｂ、第１脱水吸湿ゲル部３ａの順で低下する。この結果、脱水吸湿ゲル部３内において、上側へ向かうに従い水分が移動する親水性部分が多くなり、露出面３１への水の集中が促進する。
【００８５】
〔実施形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８６】
図１７は、本実施形態に係る調湿装置における吸湿部２Ｄの概略構成を示す斜視図である。本実施形態に係る調湿装置は、吸湿部２Ｄにおける脱水吸湿ゲル部３ｄの形状が前記実施形態１と異なる。
【００８７】
図１７に示されるように、脱水吸湿ゲル部３ｄは、加熱ヒーター５へ向かうに従って、幅が小さくなるように設けられている。換言すれば、脱水吸湿ゲル部３ｄは、上下方向に対し垂直な方向における大きさが、加熱ヒーター５へ向かうに従い小さくなるように設けられている。
【００８８】
より具体的には、脱水吸湿ゲル部３ｄは、加熱ヒーター５側に角部を有する三角柱形状である。複数の脱水吸湿ゲル部３ｄは、互いに平行になるように形成されている。このような構成を有する吸湿部２Ｄは、高熱伝導ゲル部４にＶ字形状の溝を形成し、形成された溝に脱水吸湿ゲル部３ｄの材料である脱水吸湿ゲルを埋めることにより、製造される。
【００８９】
これにより、脱水吸湿ゲル部３ｄの露出面３１にスキン層を形成させることなく、吸湿部２Ｄに吸湿された水分を、脱水吸湿ゲル部３ｄの露出面３１に集中して放出することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、脱水吸湿ゲル部は、加熱ヒーター５へ向かうに従って、幅が小さくなるように設けられていればよく、図１７に示された形状に限定されない。例えば、図１８に示される構成であってもよい。
【００９１】
図１８に示されるように、吸湿部２Ｅにおける脱水吸湿ゲル部３ｅは、加熱ヒーター５側に頂点を有する円錐形状（すり鉢状）である。このような構成であっても吸湿部２Ｅに吸湿された水分を、脱水吸湿ゲル部３ｅの露出面３１に集中して放出することができる。
【００９２】
〔刺激応答性高分子を含む吸湿材の詳細〕
次に、上述した各実施形態で用いられる、刺激応答性高分子を有する吸湿材の詳細について説明する。この吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子とを含んでいることが好ましい。例えば、吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子との相互浸入高分子網目構造体、セミ相互浸入高分子網目構造体である。なお、本明細書においては、特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」を意味する。また、「アクリル」または「メタアクリル」のいずれをも意味する場合「（メタ）アクリル」と表記する。
【００９３】
（Ｉ）吸湿材
上述した各実施形態で用いられる吸湿材としては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子の乾燥体を含有する吸湿材を用いることができる。なお、吸湿材の形状は特に限定されるものではなく、例えば、板状、シート状、フィルム状、ブロック状等であってもよく、粒子状であってもよい。粒子状の吸湿材の形状も特に限定されるものではないが、例えば、略球状、棒状等の形状であり得る。また、本発明に係る吸湿材の大きさも特に限定されるものではなく、調湿装置の構成に応じて適宜選択すればよい。
【００９４】
（刺激応答性高分子を含む吸湿材の乾燥体）
本発明では、刺激応答性高分子を含む吸湿材の乾燥体を用いる。
【００９５】
特に、刺激応答性高分子が架橋体である場合は、高分子が架橋されて形成された３次元の網目構造が、水、有機溶媒等の溶媒を吸収して膨潤した高分子ゲルを形成することが多い。かかる場合、本発明では、高分子ゲルの乾燥体を吸湿材として用いる。ここで、高分子ゲルの乾燥体とは、高分子ゲルを乾燥することによって溶媒を除去したものをいう。なお、本発明において、高分子ゲルの乾燥体は、高分子ゲルから溶媒が完全に除去されている必要はなく、空気中の水分を吸収することができれば、溶媒または水を含んでいてもよい。したがって、上記高分子ゲルの乾燥体の含水率は、該乾燥体が空気中の水分を吸収することができれば、特に限定されるものではないが、例えば、４０重量％以下であることがより好ましい。なお、ここで含水率とは、高分子ゲルの乾燥重量に対する水分の割合をいう。
【００９６】
（刺激応答性高分子）
刺激応答性高分子とは、外部刺激に応答して、その性質を可逆的に変化させる高分子をいう。本発明においては、外部刺激に応答して水との親和性が親水性と疎水性との間で可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いる。
【００９７】
上記外部刺激としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱、光、電場、ｐＨ（水素イオン指数）等を挙げることができる。
【００９８】
また、外部刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化するとは、外部刺激に応答して、その外部刺激に晒された高分子が、親水性と疎水性との間で可逆的に変化することをいう。
【００９９】
中でも、熱に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子、すなわち、温度応答性高分子（熱応答性高分子）は、簡易な加熱装置を用いて温度を変化させることにより、空気中の水分の吸収と吸収した水分の放出を可逆的に行える。このことから、温度応答性高分子は、調湿装置に特に好適に用いることができる。
【０１００】
かかる温度応答性高分子は、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ（Lower Critical Solution Temperature））を持つ高分子であれば特に限定されるものではない。ＬＣＳＴを持つ高分子は低温では親水性であるが、ＬＣＳＴ以上の温度になると疎水性になる。なお、ＬＣＳＴとは、高分子を水に溶解したときに、低温では親水性で水に溶解するが、ある温度以上になると疎水性となって不溶化する場合の、その境となる温度をいう。
【０１０１】
上記温度応答性高分子としては、より具体的には、例えば、ポリ（Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−ノルマルプロピル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−ノルマルブチル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−イソブチル（メタ）アクリルアミド）、ポリ（Ｎ−ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド）等のポリ（Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド）；ポリ（Ｎ−ビニルイソプロピルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルノルマルプロピルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルノルマルブチルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルイソブチルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニル−ｔ−ブチルアミド）等のポリ（Ｎ−ビニルアルキルアミド）；ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）；ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、ポリ（２−イソプロピル−２−オキサゾリン）、ポリ（２−ノルマルプロピル−２−オキサゾリン）等のポリ（２−アルキル−２−オキサゾリン）；ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル等のポリビニルアルキルエーテル；ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体；ポリ（オキシエチレンビニルエーテル）；メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体等、およびこれらの高分子化合物の共重合体を挙げることができる。
【０１０２】
また、温度応答性高分子は、これらの高分子化合物の架橋体であってもよい。温度応答性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体としては、例えば、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ノルマルプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ノルマルブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド等のＮ−アルキル（メタ）アクリルアミド；Ｎ−ビニルイソプロピルアミド、Ｎ−ビニルノルマルプロピルアミド、Ｎ−ビニルノルマルブチルアミド、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−ｔ−ブチルアミド等のＮ−ビニルアルキルアミド；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルアルキルエーテル；エチレンオキサイドとプロピレンオキサイド；２−エチル−２−オキサゾリン、２−イソプロピル−２−オキサゾリン、２−ノルマルプロピル−２−オキサゾリン等の２−アルキル−２−オキサゾリン等のモノマーまたはこれらのモノマーの２種類以上を、架橋剤の存在下で重合して得られる高分子化合物を挙げることができる。
【０１０３】
上記架橋剤としては、従来公知のものを適宜選択して用いればよいが、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリレンジイソシアネート、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の重合性官能基を有する架橋性モノマー；グルタールアルデヒド；多価アルコール；多価アミン；多価カルボン酸；カルシウムイオン、亜鉛イオン等の金属イオン等を好適に用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いてもよく、また２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１０４】
あるいは、温度応答性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体は、架橋されていない温度応答性高分子、例えば上記で例示した温度応答性高分子を、上記架橋剤と反応させて網目構造を形成させることによって得られた架橋体であってもよい。
【０１０５】
また、光に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、アゾベンゼン誘導体、スピロピラン誘導体等の、光により親水性または極性が変化する高分子化合物、それらと温度応答性高分子およびｐＨ応答性高分子化合物の少なくともいずれかとの共重合体、上記光応答性高分子の架橋体、または、上記共重合体の架橋体を挙げることができる。
【０１０６】
また、電場に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の解離基を有する高分子化合物、カルボキシル基含有高分子化合物とアミノ基含有高分子化合物との複合体のような静電相互作用や水素結合などによって複合体を形成した高分子化合物、または、これらの架橋体を挙げることができる。
【０１０７】
また、ｐＨに応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の解離基を有する高分子化合物、カルボキシル基含有高分子化合物とアミノ基含有高分子化合物との複合体のような静電相互作用や水素結合などによって複合体を形成した高分子化合物、または、これらの架橋体を挙げることができる。
【０１０８】
また、刺激応答性高分子は、上述した刺激応答性高分子の誘導体であってもよいし、他のモノマーとの共重合体であってもよい。なお、上記の他のモノマーは、特に限定されるものではなく、どのようなモノマーであってもよい。例えば、（メタ）アクリル酸、アリルアミン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’-ジメチル（メタ）アクリルアミド、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル等のモノマーを好適に用いることができる。
【０１０９】
あるいは、刺激応答性高分子は、他の架橋された高分子又は架橋されていない高分子と、相互浸入高分子網目構造またはセミ相互浸入高分子網目構造を形成してなる高分子であってもよい。
【０１１０】
上記刺激応答性高分子の分子量は特に限定されるものではないが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により決定された数平均分子量が３０００以上であることが好ましい。
【０１１１】
（（セミ）相互浸入高分子）
刺激応答性高分子を含む吸湿材は、上述した刺激応答性高分子と、親水性高分子とが、相互浸入高分子網目構造またはセミ相互浸入高分子網目構造を形成してなる（セミ）相互浸入高分子であることがより好ましい。かかる（セミ）相互浸入高分子は、外部刺激に応答して、水分を吸収する状態と、吸収した水分を放出する状態との間で変化するという刺激応答性高分子の機能を備えるとともに、高い吸湿能力を併せ持つため、吸湿材として非常に好適である。なお、本明細書において、（セミ）相互浸入高分子とは、相互浸入高分子及び／又はセミ相互浸入高分子をいう。
【０１１２】
ここで、相互浸入高分子網目構造とは、異なる種類の高分子が、いずれも架橋高分子であり、それぞれの高分子の架橋網目が化学的に結合することなく独立に存在する状態で相互に絡み合った構造をいう。また、セミ相互浸入高分子網目構造とは、異なる種類の高分子の一方が架橋高分子であり、他方が直鎖状高分子であり、それぞれの高分子が化学的に結合することなく、独立に存在する状態で相互に絡み合った構造をいう。
【０１１３】
前者の場合は、前記刺激応答性高分子と親水性高分子とは、いずれも架橋網目を有する架橋高分子であり、前記刺激応答性高分子の架橋網目と、親水性高分子の架橋網目とが、化学的に結合することなく相互に絡み合った構造、すなわち、相互浸入高分子網目構造を形成している。
【０１１４】
後者の場合は、前記刺激応答性高分子および前記親水性高分子の何れかが、架橋網目を有する架橋高分子であり、他方は直鎖状高分子であり、前記刺激応答性高分子と、親水性高分子とが、化学的に結合することなく相互に絡み合った構造、すなわち、セミ相互浸入高分子網目構造を形成している。
【０１１５】
上記親水性高分子としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基等の親水性基を側鎖または主鎖に有する高分子を挙げることができる。上記親水性高分子のより具体的な一例としては、例えば、アルギン酸、ヒアルロン酸等の多糖類；キトサン；カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体；ポリ（メタ）アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニルベンゼンスルホン酸、ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、これらと（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステル等との共重合体、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体、ポリビニルアルコールとポリ（メタ）アクリル酸との複合体、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ−Ｎ，Ｎ’-ジメチル（メタ）アクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ−アルキル（メタ）アクリレート、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリロニトリルおよび上記ポリマーの共重合体等を挙げることができる。中でも、親水性高分子は、アルギン酸であることが好ましい。
【０１１６】
また、親水性高分子が架橋体であってもよい。親水性高分子が架橋体である場合、かかる架橋体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、アリルアミン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’-ジメチル（メタ）アクリルアミド、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドアルキルスルホン酸、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル等のモノマーを、架橋剤の存在下で重合して得られる高分子を挙げることができる。
【０１１７】
上記架橋剤としては、従来公知のものを適宜選択して用いればよいが、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリレンジイソシアネート、ジビニルベンゼン、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の重合性官能基を有する架橋性モノマー；グルタールアルデヒド；多価アルコール；多価アミン；多価カルボン酸；カルシウムイオン、亜鉛イオン等の金属イオン等を好適に用いることができる。これらの架橋剤は単独で用いてもよく、また２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１１８】
あるいは、温度応答性高分子が架橋物である場合、かかる架橋物は、架橋されていない上記親水性高分子、例えば、上記モノマーを重合して得られた高分子、または、アルギン酸、ヒアルロン酸等の多糖類；キトサン；カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体を、上記架橋剤と反応させて網目構造を形成させることによって得られた架橋体であってもよい。
【０１１９】
上記親水性高分子の分子量も特に限定されるものではないが、ＧＰＣにより決定された数平均分子量が３０００以上であることが好ましい。
【０１２０】
吸湿部２の高分子ゲルに含まれる、前記刺激応答性高分子と前記親水性高分子との割合は特に限定されるものではないが、架橋剤の重量を除いた重量の割合で、前記刺激応答性高分子に対して、前記親水性高分子は、より好ましくは５重量％以上含まれ、さらに好ましくは２０重量％以上含まれ、また、より好ましくは１０００重量％以下含まれ、さらに好ましくは７００重量％以下含まれる。
【０１２１】
なお、吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子との相互浸入高分子網目構造体、またはセミ相互浸入高分子網目構造体に限定されず、刺激応答性高分子と親水性高分子とを含んでいればよい。例えば、吸湿材は、刺激応答性高分子と親水性高分子との混合物、または共重合体であってもよい。
【０１２２】
（本実施形態に係る調湿方法）
本実施形態に係る調湿方法は、温度刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を含む吸湿材が形成された吸湿部２と、前記吸湿材の水との親和性を低下させるための温度刺激を付与する加熱ヒーター５とを用いる。そして、この方法では、吸湿部２に、熱伝導率が異なる２つ以上のゲル部（脱水吸湿ゲル部３、高熱伝導ゲル部４）を形成する。そして、加熱ヒーター５による温度刺激により、吸湿した水分を、加熱ヒーター５と反対側の面に形成された特定の外部露出領域である露出面３１から放出する。
【０１２３】
より具体的には、前記吸湿部２に、少なくとも、熱伝導率が異なる第１及び第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３、高熱伝導ゲル部４）を形成する。そして、熱伝導率が高い第１ゲル部（高熱伝導ゲル部４）については、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）側に、外部に露出した第１露出面（露出面４１）を有するように形成する。一方、熱伝導率が低い第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）については、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）と反対側に、前記外部露出領域を構成する第２露出面（露出面３１）を有するとともに、一部が前記第２ゲル部（高熱伝導ゲル部４）内に埋入されるように形成する。
【０１２４】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る調湿装置１０１は、温度刺激に応答して水との親和性が可逆的に変化する刺激応答性高分子を含む吸湿材を有する吸湿部２と、前記吸湿材の水との親和性を低下させるための温度刺激を付与する刺激付与部（加熱ヒーター５）と、を備え、前記吸湿部２は、熱伝導率が異なる２つ以上のゲル部（脱水吸湿ゲル部３、高熱伝導ゲル部４）を有し、前記温度刺激により、吸湿した水分を、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）と反対側の面に形成された特定の外部露出領域（露出面３１）から放出する構成になっている。
【０１２５】
上記の構成によれば、吸湿部２内の熱伝導性を制御することにより、水分蒸発によるロスを低減して効率的に吸湿部２から水分を放出することができる。
【０１２６】
本発明の態様２に係る調湿装置１０１は、上記態様１において、前記吸湿部２は、少なくとも、熱伝導率が異なる第１及び第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３、高熱伝導ゲル部４）を有し、熱伝導率が高い第１ゲル部（高熱伝導ゲル部４）は、前記刺激付与部側に、外部に露出した第１露出面（露出面４１）を有し、熱伝導率が低い第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）は、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）と反対側に、前記外部露出領域を構成する第２露出面（露出面３１）を有するとともに、一部が前記第１ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）内に埋入されるように設けられている構成であることが好ましい。
【０１２７】
上記の構成によれば、前記刺激付与部による加熱により、第２ゲル部の第２露出面にスキン層を形成させることなく、吸湿部２に吸湿された水分を、第２ゲル部の第２露出面に集中して放出することができる。
【０１２８】
本発明の態様３に係る調湿装置１０１は、上記態様２において、前記第１ゲル部（高熱伝導ゲル部４）は、熱伝導性フィラーを含有する第１ゲルを有し、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）は、前記第１ゲルよりも前記熱伝導性フィラーの量が少ない、あるいは前記熱伝導性フィラーを含まない第２ゲルを有する構成であることが好ましい。
【０１２９】
上記の構成によれば、熱伝導性フィラーを介して、第１及び第２ゲル部間の熱伝導率を制御することができる。
【０１３０】
本発明の態様４に係る調湿装置１０１は、上記態様３において、前記第１ゲル部（高熱伝導ゲル部４ａ，４ｂ）は、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）へ向かうに従って、前記熱伝導性フィラーの濃度が大きくなっている構成であってもよい。
【０１３１】
上記の構成によれば、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）へ向かうに従って、熱伝導性フィラーの濃度を大きくすることにより、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）への熱伝導性を細かく制御することができる。
【０１３２】
本発明の態様５に係る調湿装置１０１は、上記態様２〜４において、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３ｄ）は、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）へ向かうに従って、幅が小さくなるように設けられている構成であってもよい。
【０１３３】
上記の構成によれば、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３ｄ）の第２露出面（露出面３１）にスキン層を形成させることなく、吸湿部２Ｄに吸湿された水分を、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３ｄ）の第２露出面（露出面３１）に集中して放出することができる。
【０１３４】
本発明の態様６に係る調湿装置１０１は、上記態様２〜５において、前記第２ゲル部の吸湿材は、親水性高分子を含み、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３ａ，３ｂ，３ｃ）は、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）へ向かうに従って、前記刺激応答性高分子に対する前記親水性高分子の濃度が小さくなっている構成であってもよい。
【０１３５】
上記の構成によれば、前記第２露出面（露出面３１）への水の集中が促進する。
【０１３６】
本発明の態様７に係る調湿装置１０１は、上記態様２〜６において、前記第１ゲル部（高熱伝導ゲル部４）と前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）との体積比は、１：９９〜９９：１であることが好ましい。
【０１３７】
これにより、吸湿部２内で最適な熱伝導性制御を実現できる。
【０１３８】
本発明の態様８に係る調湿装置１０１は、上記態様２〜７において、前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）は、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）側からその反対側へ向かって配向した、導水孔、または親水性粘土鉱物材料が挿入されている構成であってもよい。
【０１３９】
これにより、前記刺激付与部（加熱ヒーター５）による加熱時に生じる前記第２ゲル部（脱水吸湿ゲル部３）内の水分蒸発を抑制することができる。
【０１４０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態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形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、吸湿・脱水材を用いて空気の湿度を調整する調湿装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１４２】
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ  吸湿部
３、３ａ，３ｂ，３ｃ、３ｄ、３ｅ  脱水吸湿ゲル部（第２ゲル部）
４、４ａ，４ｂ、４ｃ  高熱伝導ゲル部（第１ゲル部）
５  加熱ヒーター（刺激付与部）
６  導水孔
３１  露出面（第２露出面）
４１  露出面（第１露出面）
１０１  調湿装置
【図１】
2019043975.tif 000003
【図２】
2019043975.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019043975.tif 000009
【図８】
2019043975.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019043975.tif 000015
【図１４】
2019043975.tif 000016
【図１５】
2019043975.tif 000017
【図１６】
2019043975.tif 000018
【図１７】
2019043975.tif 000019
【図１８】
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【国際調査報告】
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2019043975.tif 000022