(57)【要約】【課題】吸脱着装置のエネルギー効率及び応答性を改善するための技術を提供する。【解決手段】本開示の吸脱着装置（１０）は、極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤（１４）と、交流電場又は交流電磁場を吸着剤に印加する印加部（１８，２０）と、吸着剤（１４）への吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに交流電場又は交流電磁場の印加を開始するように印加部（１８，２０）を制御する制御器（２２）と、を備えている。【選択図】図１
2018065074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と前記吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤と、
交流電場又は交流電磁場を前記吸着剤に印加する印加部と、
前記吸着剤への前記吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに前記交流電場又は前記交流電磁場の印加を開始するように前記印加部を制御する制御器と、
を備えた、吸脱着装置。
【請求項２】
前記吸着剤が多孔性配位高分子を含む、請求項１に記載の吸脱着装置。
【請求項３】
前記多孔性配位高分子は、配位不飽和なオープンメタルサイトを有する、請求項２に記載の吸脱着装置。
【請求項４】
前記吸着質が水を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸脱着装置。
【請求項５】
前記交流電場又は前記交流電磁場の周波数が２００Ｈｚ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸脱着装置。
【請求項６】
前記吸着剤への前記吸着質の吸着に起因して温熱が発生する、及び／又は、前記吸着剤からの前記吸着質の脱離に起因して冷熱が発生する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸脱着装置。
【請求項７】
極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と前記吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤と、
交流電場又は交流電磁場を前記吸着剤に印加する印加部と、
を備えた、吸脱着装置の制御方法であって、
前記制御方法は、
前記吸着剤への前記吸着材の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに、前記交流電場又は前記交流電磁場の印加を開始することを含む、吸脱着装置の制御方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の吸脱着装置と、
前記吸脱着装置における前記吸着剤と熱媒体との間の熱交換を行うための熱交換器と、
を備えた、蓄熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、吸脱着装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゼオライト、多孔性配位高分子などの吸着剤の吸着特性は、吸着剤を外部から加熱又は冷却することによって変化する。吸着特性の変化を応用すれば、吸着剤を様々な用途に使用できる可能性がある。例えば、特許文献３には、多孔性配位高分子を蓄熱材として使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９６５９４公報
【特許文献２】特開２０００−１７８２７９公報
【特許文献３】特開２００５−０９７５３０公報
【特許文献４】特開２００６−２４８９８９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３に記載された技術によれば、吸着剤の吸着特性を変化させるために熱が利用されている。そのため、エネルギー効率の面で問題がある。また、応答も緩やかである。
【０００５】
本開示の目的は、吸脱着装置のエネルギー効率及び応答性を改善するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本開示は、
極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と前記吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤と、
交流電場又は交流電磁場を前記吸着剤に印加する印加部と、
前記吸着剤への前記吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに前記交流電場又は前記交流電磁場の印加を開始するように前記印加部を制御する制御器と、
を備えた、吸脱着装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、吸脱着装置のエネルギー効率及び応答性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の一実施形態にかかる蓄熱システムの構成図である。
【図２】図２は、多孔性配位高分子（MIL101）の吸着曲線及び脱離曲線を示すグラフである。
【図３Ａ】図３Ａは、多孔性配位高分子の３次元構造を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、多孔性配位高分子の３次元構造の一部（配位構造）を示す部分拡大図である。
【図４】図４は、実施例１の多孔性配位高分子のＸ線回折スペクトルである。
【図５】図５は、多孔性配位高分子の温度変化を示すグラフである。
【図６】図６は、コイルのインダクタンスの経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の第１態様の吸脱着装置は、
極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と前記吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤と、
交流電場又は交流電磁場を前記吸着剤に印加する印加部と、
前記吸着剤への前記吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに前記交流電場又は前記交流電磁場の印加を開始するように前記印加部を制御する制御器と、
を備えたものである。
【００１０】
第１態様によれば、吸脱着装置のエネルギー効率及び応答性を改善することができる。
【００１１】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様の吸脱着装置の前記吸着剤が多孔性配位高分子を含む。多孔性配位高分子の吸着曲線及び脱離曲線は、しばしば、大きいヒステリシスを示す。したがって、多孔性配位高分子への吸着質の吸着及び多孔性配位高分子からの吸着質の脱離を制御しやすい。
【００１２】
本開示の第３態様において、例えば、第２態様の吸脱着装置の前記多孔性配位高分子は、配位不飽和なオープンメタルサイトを有する。オープンメタルサイトに水、水酸化物イオンなどの吸着質が容易に吸着されうる。配位不飽和なオープンメタルサイトは、より高い活性を示す。
【００１３】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つの吸脱着装置の前記吸着質が水を含む。水は、他の吸着質と比較して、無害である、大きい吸着熱を示す、圧力（蒸気圧）を制御しやすいといった利点を有するので、吸着質として適している。
【００１４】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つの吸脱着装置の前記交流電場又は前記交流電磁場の周波数が２００Ｈｚ以下である。周波数が２００Ｈｚ以下の電磁場を印加すると、交流電場又は交流電磁場に吸着質の振動が追随でき、吸着質に十分に大きい衝撃が加えることができると推測される。
【００１５】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つの吸脱着装置の前記吸着剤への前記吸着質の吸着に起因して温熱が発生する、及び／又は、前記吸着剤からの前記吸着質の脱離に起因して冷熱が発生する。この性質を利用すれば、吸脱着装置を用いた蓄熱システムを構築することができる。
【００１６】
本開示の第７態様の方法は、
極性を有する吸着質が吸着するときの吸着特性と前記吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する吸着剤と、
交流電場又は交流電磁場を前記吸着剤に印加する印加部と、
を備えた、吸脱着装置の制御方法であって、
前記制御方法は、
前記吸着剤への前記吸着材の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに、前記交流電場又は前記交流電磁場の印加を開始することを含むものである。
【００１７】
第７態様によれば、吸脱着装置のエネルギー効率及び応答性を改善することができる。
【００１８】
本開示の第８態様の蓄熱システムは、
上記の吸脱着装置と、
前記吸脱着装置における前記吸着剤と熱媒体との間の熱交換を行うための熱交換器と、
を備えたものである。
【００１９】
第８態様によれば、エネルギ―効率及び応答性に優れた蓄熱システムを構築することができる。
【００２０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態にかかる蓄熱システム１００は、吸脱着装置１０及び熱交換器３０を備えている。吸脱着装置１０は、容器１２、吸着剤１４、コイル１８、交流電源２０、及び制御器２２を備えている。蓄熱システム１００は、熱交換器３０を介して、吸着剤１４に熱を蓄えること、及び、吸着剤１４から発せられた熱を外部へ取り出すことができるように構成されている。詳細には、吸着剤１４に吸着質が吸着するとき、吸着質の運動エネルギーに相当する熱が放出される。吸着剤１４から吸着質が脱離するとき、吸着質の運動エネルギーに相当する熱が吸収される。吸着剤１４は、蓄熱材の機能を有する。
【００２２】
吸脱着装置１０において、吸着剤１４は、容器１２の内部に配置されている。熱交換器３０も容器１２の内部に配置されている。容器１２の内部において、熱交換器３０が吸着剤１４に接している。熱交換器３０は、吸着剤１４と熱媒体との間の熱交換を行うための機器である。熱交換器３０は、例えば、１又は複数の伝熱管で構成されている。水、代替フロンなどの熱媒体が熱交換器３０（伝熱管）の中を流れる。吸着剤１４と熱媒体との間で熱交換が行われる。
【００２３】
容器１２は、入口１２ａ及び出口１２ｂを有する。吸着剤１４に吸着質を吸着させるべきときには、入口１２ａを通じて、吸着質を含むガスＧが容器１２の内部に供給される。吸着剤１４から吸着質が脱離したとき、出口１２ｂを通じて、ガスＧが容器１２の外部へと排出される。入口１２ａ及び出口１２ｂは、例えば、ガスＧを供給及び回収するためのガス供給機器（図示省略）に接続されている。ガスＧにおける吸着質の蒸気圧は、ガス供給機器において適切な値に調整されうる。容器１２には、真空ポンプ２４が接続されている。真空ポンプ２４を動かして容器１２の内部を排気すると、容器１２の内部の圧力が大気圧よりも低い圧力に達する。
【００２４】
ガスＧは、気相の吸着質のみを含んでいてもよいし、キャリアガスと吸着質とを含んでいてもよい。キャリアガスは、窒素ガス、希ガスなどの不活性ガスでありうる。吸着質は、水、メタノール、エタノール、アセトンなどの極性を有する物質でありうる。吸着質は、望ましくは、２５℃で水の飽和蒸気圧（３．１７ｋＰａ）以上の蒸気圧を有する有機化合物である。「極性を有する物質」は、例えば、２０以上の誘電率を有する物質を意味する。
【００２５】
コイル１８は、容器１２に巻き付けられており、容器１２を包囲している。コイル１８は、交流電源２０に接続されている。交流電源２０をオンにすると、コイル１８に交流電流が流れる。これにより、容器１２の内部に交流電場又は交流電磁場（以下、「交流電場」のみを記載することがある）を発生させることができる。交流電源２０は、周波数を変更できる電源であってもよい。交流電源２０のオンオフのタイミングは、制御器２２によって制御される。交流電源２０の周波数の調整も制御器２２によって行われる。コイル１８は、容器１２の内部に配置されていてもよい。コイル１８及び交流電源２０は、交流電場を吸着剤１４に印加するための印加部としての役割を担っている。交流電場を吸着剤１４に印加できる限り、コイル１８が１対の極板などの他の電気的要素に置き換えられてもよい。さらに、容器１２の壁面が極板の一部を形成していてもよい。
【００２６】
制御器２２は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。制御器２２には、例えば、ガスＧを供給及び回収するためのガス供給機器（図示省略）から信号が入力される。制御器２２は、例えば、ガスＧにおける吸着質の相対湿度に基づき、交流電源２０を制御する。制御器２２は、交流電源２０に加えて、交流電源２０以外の構成部品を制御するように構成されていてもよい。
【００２７】
熱交換器３０には、循環回路３１が接続されている。循環回路３１は、ポンプ３８、熱利用設備３４、熱源３６及び複数の弁３２を含む。複数の弁３２は、例えば、２つの三方弁３２である。熱利用設備３４及び熱源３６は、三方弁３２を介して、熱交換器３０に並列に接続されている。ポンプ３８は、熱媒体を熱利用設備３４及び熱源３６に供給できるように三方弁３２と熱交換器３０との間に配置されている。熱利用設備３４は、例えば、暖房設備又は冷房設備である。熱源３６は、例えば、ボイラ又は廃熱回収装置である。吸脱着装置１０で発生した熱を利用するとき、熱媒体が熱利用機器３４を流れるように三方弁３２が制御される。熱媒体は、吸脱着装置１０で熱を受け取り、熱利用機器３４で熱を放出する。吸脱着装置１０に熱を蓄えるべきとき、熱媒体が熱源３６を流れるように三方弁３２が制御される。熱媒体は、熱源３６で熱を受け取り、吸脱着装置１０で熱を放出する。熱利用機器３４が冷房設備であるとき、熱利用機器３４から熱媒体に熱が与えられ、吸脱着装置１０において熱媒体から吸脱着装置１０に熱が放出される。熱利用機器３４が暖房設備であるとき、吸脱着装置１０から熱媒体に熱が与えられ、熱利用機器３４において熱媒体から熱利用機器３４に熱が放出される。
【００２８】
図２は、所定温度（２５℃）で吸着質（水）の圧力（蒸気圧）を増加させた場合における吸着剤１４への吸着質の吸着量の変化（吸着曲線）と、吸着質の圧力を減少させた場合における吸着剤１４への吸着質の吸着量の変化（脱離曲線）とを示している。図２において、横軸は、吸着質の相対湿度を表している。縦軸は、１ｇの吸着剤１４に吸着する吸着質の体積Ｖ（ｍＬ）を標準状態（ＳＴＰ：Standard Temperature and Pressure）に換算した値を示している。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態において、吸着剤１４は、吸着質が吸着するときの吸着特性と吸着質が脱離するときの脱離特性との間にヒステリシスを有する。つまり、吸着曲線が脱離曲線と一致せず、吸着質の吸着量の変化は、吸着のときと脱離のときとで異なる経路をたどる。吸着曲線及び脱離曲線は、吸着質の種類によって変化する。吸着剤１４への吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるときに外部から吸着剤１４に衝撃を加えると、過飽和又は不飽和の吸着状態が解消される。過飽和の状態が解消されると、吸着剤１４からの吸着質の脱離に起因して冷熱が発生する。不飽和の吸着状態が解消されると、吸着剤１４への吸着質の吸着に起因して温熱が発生する。本実施形態では、吸着剤１４への吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にあるとき、交流電場又は交流電磁場の印加を開始する。
【００３０】
ここで「吸着剤１４への吸着質の吸着状態が過飽和の状態にある」とは、吸着質の相対湿度を特定の値に維持しつつ吸着剤１４に電磁気的な衝撃を加えたとき、吸着質が吸着剤１４から脱離しうる状態を意味する。同様に、「吸着剤１４への吸着質の吸着状態が不飽和の状態にある」とは、吸着質の相対湿度を特定の値に維持しつつ吸着剤１４に電磁気的な衝撃を加えると吸着質が吸着剤１４に吸着しうる状態を意味する。
【００３１】
図２に示すように、ヒステリシスを有さない吸着剤への吸着質の吸着量は、例えば、破線の経路をたどる。つまり、吸着剤がヒステリシスを有さない場合、吸着質の相対湿度（圧力）又は温度を変化させない限り、基本的には、吸着剤への吸着質の吸着量も変化しない。これに対し、ヒステリシスを有する吸着剤１４の吸着曲線は、予想される吸脱着曲線（破線）から高相対湿度側にシフトしている。ヒステリシスを有する吸着剤１４の脱離曲線は、予想される吸脱着曲線（破線）から低相対湿度側にシフトしている。例えば、相対湿度０．５の雰囲気下で吸着剤１４に電場を印加すると、吸着剤１４に吸着していない吸着質が吸着剤１４の周囲に多数存在しているので、吸着質の不足分が吸着剤１４に吸着し、吸着剤１４への吸着質の吸着量が破線上の値まで変化すると考えられる。あるいは、相対湿度０．５の雰囲気下で吸着剤１４に電場を印加すると、吸着質の過剰分が吸着剤１４から脱離し、吸着剤１４への吸着質の吸着量が破線上の値まで変化すると考えられる。このとき、温熱又は冷熱が発生する。
【００３２】
図２の例では、吸着質の相対湿度が概ね０．３５〜０．６の範囲にあるとき、吸着剤１４への吸着質の吸着状態が過飽和又は不飽和の状態にある。しかし、この範囲は、吸着剤１４のヒステリシスの幅が広がるにつれて、拡大する。この範囲は、吸着質の種類、吸着剤１４の構造などにも依存する。
【００３３】
本実施形態では、吸脱着装置１０は、蓄熱システム１００に使用されている。ただし、吸脱着装置１０は、吸着剤１４の触媒作用を利用したシステムにも使用可能である。
【００３４】
本実施形態において、吸着剤１４は、多孔性配位高分子を含む。吸着剤１４は、実質的に多孔性配位高分子からなっていてもよいし、原料、反応中間体などの他の成分を含んでいてもよい。図２を参照して説明したように、多孔性配位高分子の吸着曲線及び脱離曲線は、しばしば、大きいヒステリシスを示す。したがって、多孔性配位高分子への吸着質の吸着及び多孔性配位高分子からの吸着質の脱離を制御しやすい。
【００３５】
図３Ａに示すように、多孔性配位高分子は、金属イオン又はそのクラスタと、配位子とを有する。配位子は、金属イオン又はそのクラスタに配位結合可能な官能基を２つ以上有する化合物でありうる。金属イオン又はそのクラスタと配位子とが配位結合を形成することによって、２次元又は３次元構造を有する多孔性配位高分子が構築される。多孔性配位高分子は、ゼオライトなどの従来の吸着剤に比べて非常に大きい表面積を有しており、非常に大きい吸着能力を有する。また、触媒能力を有する金属イオンを選択することによって、多孔性配位高分子は、高い触媒作用を有する。配位子に有機化合物を使用することによって、多孔性配位高分子の骨格に柔軟性が付与される。この場合、吸脱着特性が急峻になる、大きいヒステリシスを示すなどの特徴が現れやすい。
【００３６】
金属イオンとしては、配位子と配位結合を形成して金属錯体を形成可能なものであれば特に限定されない。金属イオンとしては、Ｃｕ2+、Ｚｎ2+、Ｔｉ4+、Ｚｎ4+、Ｃｒ3+などが挙げられる。金属イオンのクラスタは、これらのイオンを２つ以上有するクラスタである。金属イオンのクラスタとして、Ｚｎ4Ｏ6+、Ｔｉ8Ｏ8（ＯＨ）412+、Ｚｒ6Ｏ4（ＯＨ）412+、Ｃｒ3Ｏ（ＯＨ）（Ｈ2Ｏ）26+などが挙げられる。これらのうち、Ｔｉ8Ｏ8（ＯＨ）412+、Ｚｒ6Ｏ4（ＯＨ）412+、又は、Ｃｒ3Ｏ（ＯＨ）（Ｈ2Ｏ）26+を含む多孔性配位高分子は、強い配位結合力を示す。そのような多孔性配位高分子は、極性を有する吸着質を安定的に吸着させることができる。
【００３７】
配位子としては、下記の一般式（１）又は（２）で表されるものが挙げられる。一般式（１）及び（２）において、ｎは２以上の整数である（ただし、構造上可能なもの）。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ、炭化水素基又は官能基を有する炭化水素基である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。一般式（１）又は（２）で表される配位子の−ＣＯＯＨ基又は−Ｎ−Ｒ３Ｒ４基が金属イオン又は金属クラスタに配位する（図３Ｂ参照）。
Ｒ１（ＣＯＯＨ）n・・・（１）
Ｒ２（Ｎ−Ｒ３Ｒ４）n・・・（２）
【００３８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の各構造は、多孔性配位高分子を形成可能なものであれば特に限定されない。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のそれぞれの例には、フェニル基、エチレニル基、ブタジエニル基などの官能基が含まれる。さらに、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、の各構造は、下記式（ａ）〜（ｎ）に示すように、アルケン、ベンゼン環又は窒素を含む複素環を有する構造であってもよい。式（ｈ）において、ｘ、ｙ、及びｚは、それぞれ、任意の正の整数である。
【００３９】
【化１】
2018065074.tif 000003
【００４０】
【化２】
2018065074.tif 000004
【００４１】
また、配位結合を形成する−ＣＯＯＨ、−Ｎ−Ｒ３Ｒ４などの官能基に加えて、−ＳＯ3Ｈ基、−ＮＨ2基などの官能基を多孔性配位高分子が有していると、温冷熱量の関係から吸着質の吸着量の増加を期待できる。
【００４２】
後述する実施例では、配位子として、１又は複数のカルボキシル基及び１又は複数のベンゼン環を有する有機化合物が使用されている。詳細には、ベンゼン−１，４−ジカルボン酸（テレフタル酸）が配位子として使用されている。
【００４３】
多孔性配位高分子は、オープンメタルサイトを有していることが望ましい。オープンメタルサイトに水、水酸化物イオンなどの吸着質が容易に吸着されうる。図３Ｂに示すように、オープンメタルサイト４０の１つの態様は、金属イオンが配位不飽和であり、かつ、その金属イオンへの配位状態に少なくとも１つの空きサイトがある場合である。この場合、吸着質が空きサイトへ相互作用可能である。オープンメタルサイトの他の態様は、金属イオンが配位飽和であっても、配位子間のねじれ、ゆがみなどによって、吸着活性が示される場合である。多孔性配位高分子は、特に、配位不飽和なオープンメタルサイト４０を有することが望ましい。配位不飽和なオープンメタルサイト４０は、より高い活性を示す。図３Ｂにおいて、配位子の例は、ベンゼン−１，４−ジカルボン酸（ＢＤＣ）である。
【００４４】
多孔性配位高分子は、公知のソルボサーマル法（水熱合成法）によって合成されうる。例えば、ジメチルホルムアミド、エタノール、水などの溶媒に金属イオン源及び配位子を加え、溶液を調製する。１２０〜２５０℃で６〜１２０時間にわたって溶液を加熱すれば、多孔性配位高分子の結晶が晶出する。溶液で酸性又は塩基性であってもよい。金属イオン源としては、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物、それらの水和物などが挙げられる。合成後は残存した原料を生成物から取り除く必要があるため、主に合成時の溶媒を用いて生成物を洗浄する。固液分離及び乾燥を経て、粉末状の多孔性配位高分子が得られる。
【００４５】
ヒステリシスを有する吸着剤１４に衝撃として外部から電磁場を印加すると、極性を有する吸着質に衝撃が与えられて吸着質が吸着剤１４に吸着する、又は、吸着質が吸着剤１４から脱離する。これにより、発熱作用、吸熱作用、触媒作用などの作用が発現する。さらに、吸着剤１４として多孔性配位高分子を使用すると、より大きい作用が発現する。
【００４６】
本実施形態において、ガスＧに含まれた吸着質は、２０以上の誘電率（２５℃、１ＧＨｚ）を有していることが望ましい。例えば、水、メタノール、エタノール及びアセトンは、この要件を満たす。誘電率は、同軸プローブ法によって測定されうる。２０以上の誘電率を有する吸着質は、急峻な吸脱着特性を示す。詳細には、２０以上の誘電率を有する吸着質は、電場又は電磁場を印加すると迅速に吸着又は脱離を起こす。誘電率が２０以上の吸着質に電場又は電磁場を印加すると、吸着質（吸着質分子）に大きい衝撃が確実に加わり、吸着剤１４への吸着質の吸着又は吸着剤１４からの吸着質の脱離が促進されると推測される。特に、水は、他の吸着質と比較して、無害である、大きい吸着熱を示す、圧力（蒸気圧）を制御しやすいといった利点を有するので、吸着質として適している。吸着質の誘電率の上限は特に限定されず、例えば２００である。
【００４７】
本実施形態において、交流電場の周波数は、例えば、２００Ｈｚ以下である。周波数が２００Ｈｚ以下の電磁場を印加すると、交流電場又は交流電磁場に吸着質の振動が追随でき、吸着質に十分に大きい衝撃が加えることができると推測される。その結果、吸着剤１４への吸着質の吸着又は吸着剤１４からの吸着質の脱離を促進することができる。交流電場の周波数の上限値は１００Ｈｚであってもよく、５０Ｈｚであってもよい。周波数の下限値は特に限定されず、例えば１Ｈｚである。
【００４８】
電磁場の印加時間は、短時間（例えば、数秒間〜数分間）であってもよい。また、電磁場を間欠的に印加してもよいし、継続的に印加してもよい。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
多孔性配位高分子を以下の手順で作製した。水５０ｍＬに１１．１ｍｍｏｌ（２．９５８ｇ）のＣｒＣｌ3・６Ｈ2Ｏと１１．１ｍｍｏｌ（１．８４７ｇ）のテレフタル酸とを加え、混合液を得た。混合液をＰＴＦＥ製圧力容器に入れ、２１０℃で６時間処理した。生成した沈殿物を遠心分離器にかけ、その後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドで２回洗浄した。さらに、沈殿物を遠心分離器にかけ、その後、水で１回洗浄した。沈殿物を遠心分離によって水から分離し、室温の真空中で１２時間乾燥させた。得られた合成物のＸ線回折測定を行った。結果を図４に示す。Ｘ線回折測定の結果から、得られた合成物が多孔性配位高分子（ＭＩＬ−１０１）であることを確認した。
【００５０】
次に、多孔性配位高分子を１５０℃の乾燥雰囲気下で２時間にわたって脱気処理した。その後、多孔性配位高分子に水（水蒸気）を吸脱着させた。具体的には、水の飽和蒸気圧（Ｐ０）に対する水の蒸気圧（Ｐｅ）の割合（相対湿度Ｐｅ／Ｐ０）を増加（０→１）させた場合における吸着量を測定した。その後、逆に、水の飽和蒸気圧（Ｐ０）に対する水の蒸気圧（Ｐｅ）の割合（相対湿度Ｐｅ／Ｐ０）を減少（１→０）させた場合における吸着量を測定した。結果を図２に示す。図２に示すように、多孔性配位高分子の吸着特性と脱離特性との間には大きいヒステリシスが存在していた。
【００５１】
次に、０．２ｇの多孔性配位高分子を内径１ｃｍφ×２０ｃｍ（１５ｍＬ）のアクリル製の容器の中央部に１ｃｍ幅にわたって入れた。多孔性配位高分子が包み込まれるように、容器の中央部において、多孔性配位高分子の両側に石英ウールを配置した。容器の中央部に４ｃｍ幅にわたって０．５ｍｍφのエナメル線を１０００回巻き付けてコイル（印加部）を形成した。コイルには交流電圧を印加できる外部電源を接続した。多孔性配位高分子の温度変化を測定するために、容器の中央部に熱電対を取り付けた。
【００５２】
次に、容器の内部を１Ｔｏｒｒ以下の圧力に達するまで真空吸引した。その後、温度２５℃で相対湿度０．８の窒素ガスを５００ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minutes）の流量で容器に導入した。その結果、多孔性配位高分子の温度は２５℃から２９℃まで上昇した。図２から理解できるように、相対湿度０．８の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、実質的に飽和吸着の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ１００Ｈｚの交流電圧を印加したところ、多孔性配位高分子の温度は変化しなかった。
【００５３】
次に、温度２５℃で相対湿度０．５の窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で容器に導入した。多孔性配位高分子の温度は変化せず、約２９℃のままであった。図２から理解できるように、相対湿度０．５の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、過飽和の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ１００Ｈｚの交流電圧を印加したところ、図５に示すように、多孔性配位高分子の温度は２８℃まで急激に低下した。図６に示すように、多孔性配位高分子の透磁率の変化により、コイルのインダクタンスＬｐが変化した。図６の横軸（時間）は、図５の横軸（時間）に対応している。図５に示すように、温度の低下は２８℃で一旦止まった。しかし、交流電圧の周波数を１００Ｈｚから２０Ｈｚに変更すると、多孔性配位高分子の温度は２７．４℃まで低下した。より大きい吸熱作用を発現させるために、交流電圧の周波数を連続的又は段階的に下げることが有効であった。
【００５４】
次に、温度２５℃で相対湿度０．２の窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で容器で導入した。多孔性配位高分子の温度は変化せず、約２７℃のままであった。図２から理解できるように、相対湿度０．２の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、飽和吸着の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ２０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、多孔性配位高分子の温度は変化しなかった。
【００５５】
次に、容器を２５℃に達するまで放冷した後、温度２５℃で相対湿度０．２の窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で容器で導入した。多孔性配位高分子の温度は変化せず、約２５℃のままであった。図２から理解できるように、相対湿度０．２の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、飽和吸着の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ２０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、多孔性配位高分子の温度は変化しなかった。
【００５６】
次に、温度２５℃で相対湿度０．５の窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で容器で導入した。多孔性配位高分子の温度は変化せず、約２５℃のままであった。図２から理解できるように、相対湿度０．５の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、不飽和吸着の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ２０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、多孔性配位高分子の温度は２９℃まで急激に上昇した。
【００５７】
最後に、温度２５℃で相対湿度０．８の窒素ガスを５００ｓｃｃｍの流量で容器で導入した。多孔性配位高分子の温度は変化せず、約２９℃のままであった。図２から理解できるように、相対湿度０．８の雰囲気下において、多孔性配位高分子への水の吸着状態は、飽和吸着の状態にある。この状態でコイルに１０Ｖかつ２０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、多孔性配位高分子の温度は変化しなかった。
【００５８】
以上のとおり、本開示の技術によれば、多孔性配位高分子への吸着質の吸着、及び、多孔性配位高分子からの吸着質の脱離を電磁場の印加によって制御できた。この理由としては、過飽和又は不飽和の状態にある水の吸着状態が電磁場から影響を受けて飽和状態に戻りやすいためと考えられる。
【００５９】
（実施例２）
吸着質として、水に代えて、メタノール、エタノール又はアセトンを使用したことを除き、実施例１と同じ実験を行った。各吸着質に関して、多孔性配位高分子を１５０℃の乾燥雰囲気下で２時間脱気処理し、その後、多孔性配位高分子に吸着質を吸脱着させた。吸着質の飽和蒸気圧（Ｐ０）に対する吸着質の蒸気圧（Ｐｅ）の割合（相対湿度）を増加（０→１）させた場合における吸着量を測定した。その後、逆に、吸着質の飽和蒸気圧（Ｐ０）に対する吸着質の蒸気圧（Ｐｅ）の割合（相対湿度）を減少（１→０）させた場合における吸着量を測定した。その結果、いずれの吸着質も相対湿度が０．５のときに過飽和又は不飽和の吸着状態になることが判明した。
【００６０】
相対湿度０．５かつ過飽和の吸着状態、又は、相対湿度０．５かつ不飽和の吸着状態で、コイルに１０Ｖかつ１００Ｈｚの交流を印加したときの多孔性配位高分子の温度変化を調べた。結果を表１に示す。メタノール、エタノール及びアセトンのいずれを使用した場合にも温度変化が観察された。
【００６１】
【表１】
2018065074.tif 000005
【００６２】
（実施例３）
交流電圧の周波数を１０Ｈｚ、５０Ｈｚ又は２００Ｈｚに変更したことを除き、実施例１と同一の実験を行った。その結果、これらの全ての周波数で多孔性配位高分子の温度変化を確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示の技術によれば、吸着剤への吸着質の吸着及び吸着剤からの吸着質の脱離を容易に制御できる。本開示の技術は、吸着剤の吸脱着特性を利用したシステム、例えば、蓄熱システムに利用できる。吸着剤が触媒作用を有する場合、本開示の技術は、触媒システムにも利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  吸脱着装置
１２  容器
１４  吸着剤
１８  コイル
２０  交流電源
２２  制御器
３０  熱交換器
１００  蓄熱システム
【図１】
2018065074.tif 000006
【図２】
2018065074.tif 000007
【図３Ａ】
2018065074.tif 000008
【図３Ｂ】
2018065074.tif 000009
【図４】
2018065074.tif 000010
【図５】
2018065074.tif 000011
【図６】
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