(57)【要約】  過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することを可能とする吸湿材およびこれを用いた除湿機を実現する。  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いる高分子ゲルの乾燥体を吸湿材として用いる。
2016068129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、親水性高分子とを含む高分子ゲルの乾燥体を含有する吸湿材であって、
前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子とが、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いることを特徴とする吸湿材。
【請求項２】
前記外部刺激は熱、光、電場、またはｐＨであることを特徴とする請求項１に記載の吸湿材。
【請求項３】
前記刺激応答性高分子は、ポリ（Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド）、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−アルキル−２−オキサゾリン）、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）、セルロース誘導体、およびこれらの共重合体からなる群より選択される少なくとも１種類の高分子またはその架橋体であることを特徴とする請求項１または２に記載の吸湿材。
【請求項４】
前記親水性高分子は、アルギン酸、ヒアルロン酸、キトサン、セルロース誘導体、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリエチレングリコール、およびこれらの共重合体からなる群より選択される少なくとも１種類の高分子またはその架橋体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸湿材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸湿材と、
前記吸湿材に外部刺激を付与するための刺激付与部と、
を備えていることを特徴とする除湿機。
【請求項６】
さらに、前記吸湿材に接して配置され、刺激の付与により前記吸湿材から滲出した水を集積する水集積部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の除湿機。
【請求項７】
前記水集積部は、前記吸湿材に接する面に吸水溝を有することを特徴とする請求項６に記載の除湿機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸湿材およびこれを用いた除湿機に関する。
【背景技術】
【０００２】
除湿装置又は調湿装置としては、冷凍サイクル式と、ゼオライト式との２タイプが一般的である。冷凍サイクル式は、コンプレッサ（圧縮機）を内蔵し、エバポレータ（蒸発器）で室内空気を冷却することにより空気内の湿分を結露させて除湿する方式である（例えば、特許文献１等参照）。ゼオライト式とは、ゼオライト等の吸湿性多孔質材料をローター状に加工したものを利用し、一旦、室内の空気の水分を当該ローターに吸湿させ、吸湿させたローターに電気ヒーターで発生させた高温の温風を当て、ローター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内の湿度を結露させ除湿する方式である（例えば、特許文献２、３等参照）。また、両方式の特徴を合わせた方式も用いられている（例えば、特許文献４等参照）。さらに、大規模空調システムとして、吸着剤（シリカゲル、活性炭、ゼオライト等）を用いた水分の吸脱着を利用して冷房等の空調を行う、いわゆるデシカント空調システムも普及し、地球環境保護の要請から現在も盛んに高効率な調湿システムが開発されている（例えば、特許文献５、６等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００２−３１０４８５号公報（２００２年１０月２３日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２００１−２５９３４９号公報（２００１年９月２５日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開２００３−１４４８３３号公報（２００３年５月２０日公開）」
【特許文献４】日本国公開特許公報「特開２００５−３４８３８号公報（２００５年２月１０日公開）」
【特許文献５】日本国公開特許公報「特開平５−３０１０１４号公報（１９９３年１１月１６日公開）」
【特許文献６】日本国公開特許公報「特開２０１０−５４１８４号公報（２０１０年３月１１日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来技術は、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿するという点で十分ではない。【０００５】
すなわち、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除湿装置又は調湿装置が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い。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、吸着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。【０００６】
また、デシカント空調システムにおいても、水分の脱着に依然大きな熱量が必要である。【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することを可能とする吸湿材およびこれを用いた除湿機を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る吸湿材は、前記課題を解決するために、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と、親水性高分子とを含む高分子ゲルの乾燥体を含有する吸湿材であって、前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子とが、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いることを特徴としている。【０００９】
本発明に係る除湿機は、前記課題を解決するために、前記吸湿材と、前記吸湿材に外部刺激を付与するための刺激付与部とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る吸湿材は、以上のように、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と、親水性高分子とを含む高分子ゲルの乾燥体を含有する吸湿材であって、前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子とが、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いる構成を備えているので、除湿材として用いた場合に過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができるという効果を奏する。【００１１】
本発明に係る除湿機は、以上のように、前記吸湿材と、前記吸湿材に刺激を付与するための刺激付与部とを備えているので、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿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】
【００１２】
【図１】本発明に係る吸湿材に含有される高分子ゲルおよびその製造方法の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例において、吸湿材の温度変化に伴う相転移挙動を評価した結果を示す図である。
【図３】本発明の実施例において、吸湿材の吸湿挙動を評価した結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例において、吸湿材の脱水挙動を評価した結果を示す図である。
【図５】本発明に係る吸湿材の脱水挙動を模式的に示す図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１および２に係る除湿機において、外部刺激の付与により吸湿材から滲出した水を、水集積部により集積する様子を模式的に示す図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの正面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態１に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの縦断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態１に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの横断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１に係る除湿機の縦断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態１に係る除湿機の横断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態２に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの正面図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態２に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの縦断面図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態２に係る除湿機に備えられた吸湿ユニットの横断面図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態２に係る除湿機の縦断面図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態２に係る除湿機の横断面図である。
【図１７】本発明の比較例において合成した共重合ゲルおよびその製造方法を示す図である。
【図１８】本発明の比較例において、共重合ゲルの温度変化に伴う相転移挙動を評価した結果を示す図である。
【図１９】本発明の実施例において、吸湿材の吸湿挙動を評価した結果を示す図である。
【図２０】本発明の実施例において、吸湿材の脱水挙動を評価した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において特記しない限り、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。
【００１４】
（Ｉ）吸湿材
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、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いる高分子ゲルの乾燥体を吸湿材として用いることにより、従来の吸湿材とは全く異なる機構により、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１５】
すなわち、本発明に係る吸湿材は、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と、親水性高分子とを含む高分子ゲルの乾燥体を含有する吸湿材であって、前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子とが、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いる構成を備えている。
【００１６】
（高分子ゲルの乾燥体）
本発明において高分子ゲルとは、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ものをいう。
【００１７】
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、溶媒又は水を含んでいてもよい。したがって、前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。
【００１８】
前記高分子ゲルは、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と、親水性高分子とを含んでおり、当該刺激応答性高分子と、親水性高分子とは、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いる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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）
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可逆的に変化する刺激応答性高分子を用いる。
【００２３】
前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等を挙げることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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とから、除湿機に特に好適に用いることができる。
【００２６】
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。
【００２７】
前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、および上記のポリマーの共重合体を挙げることができる。セルロース誘導体を前記温度応答性高分子として用いる場合には、重合を行う必要がないため吸湿剤の製造が容易である。また、セルロース誘導体は、安全で且つ生分解性を有するため、環境負荷が小さいという利点がある。セルロース誘導体としてヒドロキシプロピルセルロースを用いる場合には、ヒドロキシプロピルセルロースの好ましい平均分子量は2,000〜2000,000、同様に好ましい置換度は1〜3である。温度応答性高分子は、これらの高分子の架橋体であることがより好ましい。
【００２８】
なお、本発明では、刺激応答性高分子と親水性高分子とは、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するので、刺激応答性高分子および親水性高分子の少なくとも何れかは架橋体である。
【００２９】
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を挙げることができる。
【００３０】
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。
【００３１】
或いは、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、前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。
【００３２】
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光応答性高分子、それらと温度応答性高分子およびｐＨ応答性高分子の少なくともいずれかとの共重合体、前記光応答性高分子の架橋体、または、前記共重合体の架橋体を挙げることができる。
【００３３】
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、カルボキシル基含有高分子とアミノ基含有高分子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、または、これらの架橋体を挙げることができる。
【００３４】
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、カルボキシル基含有高分子とアミノ基含有高分子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、または、これらの架橋体を挙げることができる。
【００３５】
前記刺激応答性高分子の分子量も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。
【００３６】
（親水性高分子）
本発明に係る吸湿材に用いられる親水性高分子は、当該親水性高分子とともに、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いる刺激応答性高分子以外の親水性の高分子であれば特に限定されるものではない。
【００３７】
かかる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。前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。また、親水性高分子は、これらの架橋体であることがより好ましい。
【００３８】
本発明では、刺激応答性高分子と親水性高分子とは、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するので、刺激応答性高分子および親水性高分子の少なくとも何れかは架橋体である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
或いは、温度応答性高分子が架橋物である場合、かかる架橋物は、架橋されていない前記親水性高分子、例えば、前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、前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。
【００４２】
前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。
【００４３】
（吸湿材）
従来溶媒中で外部刺激に応答して膨潤と収縮を繰り返す刺激応答性ゲルは知られているが、その乾燥体を吸湿材として用いても、空気中の水分を吸収する能力は十分ではない。高い吸湿性を持つ材料としては、水酸化ナトリウム等の塩、吸水性高分子等が知られているが、水酸化ナトリウム等の塩は吸湿とともにゾル化してしまうため、形のくずれない吸湿材が求められる。また、吸水性高分子を用いる場合、吸湿材からの水分の脱離のためには、水分を気化する必要がある。
【００４４】
本発明は、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と親水性高分子とを含み、前記刺激応答性高分子と前記親水性高分子とが、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いる高分子ゲルの乾燥体が、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ことを見出したことに基づく。
【００４５】
それゆえ、前記高分子ゲルの乾燥体を吸湿材として用いれば、該吸湿材に空気中の水分を吸収させ、外部刺激を加えるだけで、水分を吸収した吸湿材は疎水性となり、吸収した水分を放出する。それゆえ、従来の吸湿材のように、吸収した水分に大きい熱量を加えて蒸発させる必要がなく、直接液体の水として取り出すことができる。例えば、前記刺激応答性高分子として、温度応答性高分子を使用し、そのＬＣＳＴが、室温を超える程度の温度、例えば４０℃以上の比較的低温の温度応答性高分子を用いることにより、従来の除湿機のように、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取り出すことができる。
【００４６】
なお、前記高分子ゲルの乾燥体に、空気中の水分（水蒸気）が吸着され、且つ、吸収されることを、学術的には収着と称する。しかし、本発明においては、該乾燥体の内部に吸収された水分を、外部刺激を与えることにより放出することを主眼としているため、該乾燥体の内部に空気中の水分が吸収される現象を「吸湿」または「水分の吸収」と称し、外部刺激を与えることにより液体の水を水滴として放出する現象を、「水（水分）の放出」または「脱水」と称する。
【００４７】
なお、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と親水性高分子とを含んでいても、これらを共重合して得られる高分子ゲルでは本発明の効果を得ることができない。後述する比較例に示すように、温度応答性高分子と親水性高分子とを共重合した高分子ゲルでは、ある温度で急激に親水性から疎水性に変化するという、温度応答性ゲルの特質が失われる。それゆえ、刺激応答性高分子と親水性高分子とを共重合して得られる高分子ゲルの乾燥体を用いた吸湿材では、吸収した水分を放出する性能が低下する。また、後述する比較例に示す温度応答性高分子と親水性高分子とを共重合した高分子ゲルでは、親水性高分子を７０重量％共重合させると、温度に応答して、親水性から疎水性に変化する性質自体も失われる。
【００４８】
また、本発明に係る吸湿材によれば、外部刺激に応答して水分との親和性が可逆的に変化するため、吸湿材による水分の吸収と、吸収した水分の放出とを繰り返し行うことができる。それゆえ、吸湿材を繰り返し利用することができる。
【００４９】
前記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。
【００５０】
本発明に係る吸湿材の形状は特に限定されるものではなく、板状、シート状、フィルム状でもよいし、粒子状でもよい。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、板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、除湿機の構成に応じて適宜選択すればよい。
【００５１】
前記高分子ゲルは、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と親水性高分子とを含んでいればよいが、本発明の効果に好ましくない影響を与えない範囲において、他の高分子を含んでいてもよい。
【００５２】
（ＩＩ）吸湿材の製造方法
本発明に係る吸湿材の製造方法は、前記刺激応答性高分子と前記親水性高分子とを含む高分子ゲルであって、前記刺激応答性高分子と前記親水性高分子とが、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いる高分子ゲルを製造する高分子ゲル製造工程と、前記高分子ゲル製造工程で得られた高分子ゲルを乾燥する乾燥工程とを少なくとも含んでいればよい。本発明に係る吸湿材の製造方法は、さらに、前記乾燥工程により得られた高分子乾燥体を粉砕する粉砕工程を含んでいてもよい。
【００５３】
（高分子ゲル製造工程）
高分子ゲル製造工程は、前記高分子ゲルを製造することができる工程であれば特に限定されるものではないが、前記高分子ゲルは、例えば、以下の方法により製造することができる。
〔１〕前記刺激応答性高分子を構成するモノマーを重合および架橋することにより、前記刺激応答性高分子の架橋体の架橋網目（ａ）を形成する工程（ｉ）と、
架橋網目（ａ）の存在下で、前記親水性高分子を構成するモノマーを重合および架橋することにより、架橋網目（ａ）と、前記親水性高分子の架橋体の架橋網目（ｂ）とからなる相互浸入高分子網目構造を形成する工程（ｉｉ）とを含む方法。
〔２〕前記刺激応答性高分子を構成するモノマーを重合および架橋することにより、前記刺激応答性高分子の架橋体の架橋網目（ａ）を形成する工程（ｉ）と、
架橋網目（ａ）の存在下で、前記親水性高分子を構成するモノマーを重合することにより、架橋網目（ａ）と、直鎖状の前記親水性高分子とからなるセミ相互浸入高分子網目構造を形成する工程（ｉｉ）とを含む方法。
〔３〕前記刺激応答性高分子を構成するモノマーを重合することにより、直鎖状の前記刺激応答性高分子を製造する工程（ｉ）と、
直鎖状の前記刺激応答性高分子の存在下で、前記親水性高分子を構成するモノマーを重合および架橋することにより、直鎖状の前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子の架橋体の架橋網目（ｂ）とからなるセミ相互浸入高分子網目構造を形成する工程（ｉｉ）とを含む方法。
【００５４】
前記〔１〕〜〔３〕の方法において、モノマーを重合するための重合方法としては、特に限定されるものではなく、ラジカル重合、イオン重合、重縮合、開環重合等を好適に用いることができる。また、重合に用いられる溶媒としても、モノマーに応じて適宜選択すればよいが、例えば、水、リン酸緩衝液、Ｔｒｉｓ緩衝液、酢酸緩衝液、メタノール、エタノール等を好適に用いることができる。
【００５５】
重合開始剤としても、特に限定されるものではなく、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩；過酸化水素；ｔ−ブチルハイドロパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド等のパーオキシド類、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル等を好適に使用することができる。これらの重合開始剤の中でも、特に、過硫酸塩やパーオキシド類等のような酸化性を示す開始剤は、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン等とのレドックス開始剤としても用いることができる。あるいは、光、放射線等を開始剤として用いてもよい。
【００５６】
また、重合温度は特に限定されるものではないが、通常５℃〜８０℃である。また、重合時間も、特に限定されるものではないが、通常４時間〜４８時間である。
【００５７】
重合の際の、モノマー、架橋剤等の濃度は、前記刺激応答性高分子、前記親水性高分子またはこれらの架橋体が得られる濃度であれば特に限定されるものではない。また、前記重合開始剤の濃度も特に限定されるものではなく適宜選択すればよい。
【００５８】
前記〔１〕〜〔３〕の方法において、モノマーを重合および架橋することにより、前記刺激応答性高分子または前記親水性高分子の架橋体の架橋網目を形成する方法とは、モノマーを架橋剤の存在下で重合する方法であってもよいし、モノマーを重合して高分子とした後に架橋剤により架橋する方法であってもよい。
【００５９】
前記〔１〕〜〔３〕の工程（ｉｉ）では、工程（ｉ）で形成された高分子またはその架橋体との間に、架橋が形成されないような重合条件または架橋条件を適宜選択すればよい。
【００６０】
前記〔１〕〜〔３〕の方法において、前記刺激応答性高分子を構成するモノマー、前記親水性高分子を構成するモノマー、および架橋剤については、上記（Ｉ）で説明したとおりである。
【００６１】
また、前記刺激応答性高分子または前記親水性高分子が、最初から、例えばセルロース誘導体、多糖類等の高分子である場合は、前記〔１〕〜〔３〕の方法において、「前記刺激応答性高分子を構成するモノマーを重合および架橋する」は、「前記刺激応答性高分子を架橋する」に、「前記親水性高分子を構成するモノマーを重合および架橋する」は、「前記親水性高分子を架橋する」に、読み替えるものとする。
【００６２】
また、前記〔１〕〜〔３〕の方法においては、前記刺激応答性高分子またはその架橋体を製造した後に、得られた前記刺激応答性高分子またはその架橋体の存在下で、前記親水性高分子またはその架橋体を製造しているが、前記親水性高分子またはその架橋体を製造した後に、得られた前記親水性高分子またはその架橋体の存在下で、前記刺激応答性高分子またはその架橋体を製造してもよい。
【００６３】
また、前記〔１〕〜〔３〕の方法においては、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は、前記刺激応答性高分子またはその架橋体を製造した後に、得られた前記刺激応答性高分子またはその架橋体の存在下で、前記親水性高分子またはその架橋体を製造する２段階の工程で製造しているが、前記刺激応答性高分子またはその架橋体と、前記親水性高分子またはその架橋体を、前記刺激応答性高分子またはその架橋体と、前記親水性高分子またはその架橋体との間に架橋が形成されないような重合条件または架橋条件を選択すれば、１段階で同時に行うこともできる。例えば、前記親水性高分子またはその架橋体の製造に用いる重合方法と架橋剤と、前記親水性高分子またはその架橋体の製造に用いる重合方法と架橋剤とが、異なるような組合せを用いれば、前記高分子ゲルを１段階の工程により製造することができる。
【００６４】
（乾燥工程）
乾燥工程では、前記高分子ゲル製造工程で得られた高分子ゲルを乾燥して、高分子ゲルの乾燥体を得る。
【００６５】
高分子ゲルを乾燥する方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜用いることができる。高分子ゲルを乾燥する方法としては、例えば、加熱による乾燥、減圧下での乾燥、凍結乾燥、溶媒置換法等を挙げることができる。
【００６６】
（粉砕工程）
乾燥工程によって得られた、前記高分子ゲルの乾燥体は、必要に応じて、粉砕工程において、粉砕する。
【００６７】
粉砕の方法としても、特に限定されるものではないが、例えば、ローター等の機械式粉砕機、ボールミル、気流式粉砕機等を用いて前記高分子ゲルの乾燥体を粉砕し、必要に応じてさらに分級して粒子状の吸湿材とすることができる。
【００６８】
また、粒子状の吸湿材は、高分子ゲル製造工程において、乳化重合を用いることにより、高分子ゲル微粒子を合成することによっても製造することができる。
【００６９】
（ＩＩＩ）除湿機
本発明に係る吸湿材は上述した構成を備えていることにより、該吸湿材を用いた除湿機によれば、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿を行うことができる。それゆえ、本発明の吸湿材を利用した除湿機も本発明に含まれる。以下、本発明に係る除湿機の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００７０】
（実施の形態１）
図１０は本発明の実施の形態１に係る除湿機１０１の縦断面図を示し、図１１は除湿機１０１の横断面図を示す。図１０に示すように、除湿機１０１は、吸気口９と、排気口１０とを有する除湿機本体８を備え、除湿機本体８の内部には、本発明の吸湿材を担持した複数の吸湿ユニット１と、吸湿ユニット１が空気中の水分を吸収する領域である吸湿エリア１６と、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脱水エリア１７と、放出された水を貯水する排水タンク１４と、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送風ファン１１とが備えられている。なお、本実施の形態では、吸湿材としては、前記刺激応答性高分子として温度応答性高分子を含む吸湿材を用いている。
【００７１】
吸気口９は、除湿機本体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、除湿機本体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。
【００７２】
前記複数の吸湿ユニット１は、吸気口９が設けられている除湿機本体８の側面、および排気口１０が設けられている除湿機本体８の側面と平行な面上に、図１１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おり、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。
【００７３】
複数の吸湿ユニット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とに区分されており、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６と接触して加熱ヒーター５を通電できる位置に、ヒーター用固定電極１５が配置されている。
【００７４】
吸湿ユニット１の構造を、図７〜図９に示す。図７は、吸湿ユニット１の正面図を、図８は吸湿ユニット１の縦断面図を、図９は吸湿ユニット１の横断面図を示す。吸湿ユニット１は、板状の基材２上に本発明に係る吸湿材７が積層されてなる積層体の、基材２側に、基材２に接するように板状の加熱ヒーター５が設けられた板状部材である。基材２には、図７および図９に示すように、吸湿材７に接する面に、互いに平行な、直線状に延びる複数の吸水溝３が設けられている。そして、基材２の、吸水溝３が延びる方向の端部の片方の中央部に、吸湿材７から放出された水を吸湿ユニット１の外部に滴下により排出するための滴下口４が設けられている。
【００７５】
次に除湿機１０１による除湿作用について、図１０を参照して説明する。まず、除湿機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。除湿機１０１内の空気が流れる経路では、送風ファン１１が動作されて、吸気口９から除湿される空気（湿り空気）１８が除湿機１０１内に取り込まれる。
【００７６】
除湿機１０１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の吸湿材７と接触する。室温において親水性である吸湿材７は、空気（湿り空気）中の水分を吸収し、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。
【００７７】
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６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、基材２と、基材２を介して吸湿材７とが加熱されることにより、吸湿材７の温度はＬＣＳＴ以上となり、吸湿材７は疎水性となる。その結果、吸湿材７が吸収した水分は、水として吸湿材７から放出される。図６に、加熱により吸湿材７から滲出した水が、基材２の吸水溝３により、毛細管現象により集積される様子を模式的に示す。このように、吸水溝３を備えた基材２は、水集積部としての機能を有する。そして、放出された水は、吸水溝３を通って滴下口４から、排水タンク１４に排出される。
【００７８】
ここで、図５は、吸水溝３が形成されていない基材２に吸湿材７を積層し、基材に埋め込まれた加熱ヒーター５によって、基材２および吸湿材７を加熱する場合の、吸湿材７の脱水挙動を模式的に示すものである。図５に示すように、吸湿材７から滲出した微量の水分は吸湿材７上に水滴として付着する。このように、従来、吸湿材７から滲出した微量の水を取り出すことは難しいと考えられていた。これに対して、吸水溝３を備えた基材２を用いれば、微量の水は、熱が伝わりやすい、基材２との接触面側に滲出する。そして、基材２との接触面側に滲出した水は、毛細管現象により基材２の微細な吸水溝３に吸い取られ、効率的に集積される。また、吸水溝３を備えた基材２を用いることにより、基材２および吸湿材７の加熱を容易にするという効果得られる。
【００７９】
本実施の形態では、吸湿ユニット１は、脱水エリア１７に移動したときに滴下口４が排水タンク１４側に位置するように備えられる。
【００８０】
基材２の材料は、加熱ヒーター５の熱を、当該基材２を介して吸湿材７に伝えることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属をより好適に用いることができる。また、基材２の材料は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン、ポリアクリレート等の樹脂；シリカ、セラミック等であってもよい。基材２の材料として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等を用いる場合は、基材２の表面に、カーボンブラック、酸化鉄粒子等の光熱変換材、または、酸化鉄系セラミック粒子、マグネタイトナノ粒子等の磁気熱変換材を塗布したものであることがより好ましい。これにより、光照射や磁場等の投入によって、基材２を加熱することができ、よって、吸湿材７を加熱することができる。
【００８１】
本発明の吸湿材を用いることにより、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、吸湿材７として、そのＬＣＳＴが、室温を超える程度の温度、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℃の応答性高分子を用いることにより、従来の除湿機のように、過冷却や大きな熱量を用いずに、吸湿材７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。
【００８２】
本実施の形態では、吸湿材７を含む複数の吸湿ユニット１が放射状に配置されて、回転する仕組みとなっているので、吸湿エリア１６内にある複数の吸湿ユニット１を吸湿に用いつつ、脱水エリア１７内にある残りの複数の吸湿ユニット１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、吸湿と脱水とを並行して行なうことができる。複数の吸湿ユニット１は、一定速度で連続的に回転させてもよいし、または、断続的にステップ状に回転させてもよい。
【００８３】
また、上述した例では、基材２には、吸湿材７に接する面に、互いに平行な、直線状に延びる複数の吸水溝３が設けられているが、吸水溝３の形状は直線状に限定されるものではなく、曲線状であってもよい。また、吸水溝３は、互いに平行な溝に限定されるものではなく、放出された水が溝の底部を通って滴下口４に流れる構造であれば、どのような形状であってもよい。したがって、吸水溝３は例えば、複数個所で曲線状の溝が交差している不規則な形状であってもよいし、また、規則的な格子状であってもよい。
【００８４】
また、吸水溝３の大きさは、毛細管現象により水を集積することができる大きさであれば特に限定されるものではないが、微細な吸水溝であることが好ましく、例えば、吸水溝３の断面における溝（凹部）の幅は例えば１０μｍ〜１０ｍｍであり、吸水溝３の深さは例えば１μｍ〜１０ｍｍである。また、吸水溝３が規則的に互いに平行な、直線状に延びる複数の吸水溝３である場合、または、規則的な格子状である場合は、吸水溝３の断面における溝の中心と隣接する溝の中心との間隔は、例えば１０μｍ〜５００μｍである。かかる微細な吸水溝は、どのような方法で形成されてもよいが、例えばリソグラフィー、ＭＥＭＳ技術、ナノインプリント等を好適に用いることができる。また、基材２の厚さも、上記吸水溝３を形成することができるものであれば特に限定されないが、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００８５】
また、上述した例では、吸湿材としては、前記刺激応答性高分子として温度応答性高分子を含む吸湿材を用いているが、他の刺激に応答する刺激応答性高分子を含む吸湿材を用いることもできる。かかる場合は、加熱ヒーター５の代わりに、刺激付与部として、赤外線、紫外線、可視光等の光、電場等、対応する刺激を与える装置を用いればよい。
【００８６】
また、上述した例では、吸湿材７に効率的に熱による刺激を付与するために、板状の加熱ヒーター５を用いているが、加熱ヒーター５の形状は板状に限定されるものではなく、吸湿材７に沿って配置することができるものであればよい。また、上述した例では、吸湿材７に熱による刺激を与えるために加熱ヒーター５を用いているが、吸湿材７に熱による刺激を与えることができれば、加熱ヒーター５以外の加熱装置を用いてもよい。かかる加熱装置としては、例えば、ハロゲンランプ、赤外線ランプ、キセノンランプ等を挙げることができる。
【００８７】
また、上述した例では、吸湿材７として、板状または層状の吸湿材を用いているが、吸湿材７の厚さも、特に限定されず、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍである。また、吸湿材７の形状も、これに限定されるものではなく、例えば粒子状であってもよい。
【００８８】
また、上述した例では、上記吸湿ユニット１の滴下口４は、吸水溝３が延びる方向の端部の片方の中央部に設けられているが、滴下口４は、吸水溝３を通って水が滴下する位置であればどこに設けられていてもよい。
【００８９】
（実施の形態２）
図１５は本発明の実施の形態２に係る除湿機１０２の縦断面図を示し、図１６は除湿機１０２の横断面図を示す。また、除湿機１０２の吸湿ユニット１の構造を、図１２〜図１４に示す。
【００９０】
なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した図面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。
【００９１】
図１５に示すように、除湿機１０２は、吸気口９と、排気口１０とを有する除湿機本体８を備え、除湿機本体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。
【００９２】
実施の形態２では、吸気口９は、除湿機本体８の１つの側面の下部に設けられており、排気口１０は、除湿機本体８の上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、除湿機本体８の内部を下から上に向かって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側の領域に配置される。排水タンク１４は、脱水エリア１７の下方に備えられている。
【００９３】
前記複数の吸湿ユニット１は、除湿機本体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、図１６に示すように、間隔をあけて水平方向に相互に隣り合うように並べて配置され、ユニット回転軸１３を回転軸として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。
【００９４】
図１２は、吸湿ユニット１の正面図を、図１３は吸湿ユニット１の縦断面図を、図１４は吸湿ユニット１の横断面図を示す。吸湿ユニット１は、基材２上に本発明に係る吸湿材７が積層されてなる積層体の、基材２側に、基材２に接するように加熱ヒーター５が設けられた部材である。実施の形態２では、吸湿ユニット１は、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、隣接して並べて配置した場合に、全体として、ユニット回転軸１３を中心軸とする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、基材２、吸湿材７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、図１６に示すように、吸湿ユニット１は、吸湿材７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。基材２には、図１２および図１４に示すように、吸湿材７に接する面に、互いに平行な、直線状に延びる複数の吸水溝３が設けられている。そして、基材２の、吸水溝３が延びる方向の端部の片方の中央部に、吸湿材７から放出された水を吸湿ユニット１の外部に滴下により排出するための滴下口４が設けられている。
【００９５】
本実施の形態では、図１６に示すように、前記複数の吸湿ユニット１が形成する円筒形の外側、すなわち吸湿材７と接する領域が、水平方向に、吸湿エリア１６と、脱水エリア１７とに区分されており、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。図１５に示すように、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６と接触して加熱ヒーター５を通電できる位置に、ヒーター用固定電極１５が配置されている。
【００９６】
そして、本実施の形態では、吸気口９から除湿機１０２に吸気された空気（湿り空気）１８は、上記複数の吸湿ユニット１と、除湿機本体８の側面との間の吸湿エリア１６を通過するときに、吸湿ユニット１の吸湿材７と接触する。室温において親水性である吸湿材７は、空気（湿り空気）中の水分を吸収し、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。
【００９７】
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、脱水エリア１７内へと移動する。そして脱水エリア１７内で、加熱ヒーター５により加熱され、吸湿材７が吸収した水分は、水として吸湿材７から放出される。放出された水は、基材２の吸水溝３により、毛細管現象により集積され、吸水溝３を通って滴下口４から、排水タンク１４に排出される。
【００９８】
なお、吸湿ユニット１は、滴下口４が排水タンク１４側に位置するように備えられる。
【００９９】
本実施の形態における、本発明の吸湿材を用いることによる効果、吸湿ユニット１を回転させることによる効果については、実施の形態１と同じである。
【０１００】
また、基材２の材料および厚さ、吸湿ユニット１の回転方法、並びに、吸水溝３の大きさは実施の形態１と同じである。また、吸水溝３の形状、吸湿材７に含まれる刺激応答性高分子、刺激付与部、加熱ヒーター５の形状および種類、滴下口４の位置、並びに吸湿材７の形状については、実施の形態１と同様に変更可能である。
【０１０１】
なお、上述した例では、吸湿ユニット１は、吸湿材７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が、これとは逆に、吸湿ユニット１は、吸湿材７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１５は、吸湿ユニット１の外側に配置される。
【０１０２】
また、上述した例では、前記複数の吸湿ユニット１は、除湿機本体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形の側面上に、備えられているが、前記複数の吸湿ユニット１は、円筒形ではなく、断面が多角形の筒の側面上に備えられてもよい。
【０１０３】
また、本発明の吸湿材を、特願２０１３−２５２９０１号を含め、除湿機に関する本願出願人の全ての出願の明細書に記載の除湿機に吸湿材として用いた構成も本発明に含まれる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る吸湿材は、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と、親水性高分子とを含む高分子ゲルの乾燥体を含有する吸湿材であって、前記刺激応答性高分子と、前記親水性高分子とが、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いる構成を備えている。
【０１０６】
上記の構成によれば、除湿材として用いた場合に過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができるという効果を奏する。
【０１０７】
本発明の態様２に係る吸湿材は、上記態様１において、前記外部刺激が熱、光、電場、またはｐＨであってもよい。
【０１０８】
上記の構成によれば、空気中の水分を吸収した吸湿材を、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。
【０１０９】
本発明の態様３に係る吸湿材は、上記態様１または２において、前記刺激応答性高分子が、ポリ（Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド）、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−アルキル−２−オキサゾリン）、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）、セルロース誘導体、およびこれらの共重合体からなる群より選択される少なくとも１種類の高分子またはその架橋体であってもよい。
【０１１０】
上記の構成によれば、空気中の水分を吸収した吸湿材を、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。
【０１１１】
本発明の態様４に係る吸湿材は、上記態様１〜３のいずれかにおいて、前記親水性高分子は、アルギン酸、ヒアルロン酸、キトサン、セルロース誘導体、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリエチレングリコール、および、これらの共重合体からなる群より選択される少なくとも１種類の高分子またはその架橋体であってもよい。
【０１１２】
上記の構成によれば、除湿材として用いた場合に過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができるという効果を奏する。
【０１１３】
本発明の態様５に係る除湿機は、上記態様１〜４のいずれかの吸湿材と、前記吸湿材に刺激を付与するための刺激付与部（加熱ヒーター５）とを備えている。
【０１１４】
上記の構成によれば、過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができるという効果を奏する。
【０１１５】
本発明の態様６に係る除湿機は、上記態様５において、さらに、前記吸湿材に接して配置され、刺激の付与により前記吸湿材から滲出した水を集積する水集積部（基材２）を備えている。
【０１１６】
上記の構成によれば、吸湿材が吸収した空気中の水分を、効率的に取り出すことが可能となるという効果を奏する。
【０１１７】
本発明の態様７に係る除湿機は、上記態様６において、前記水集積部（基材２）が、その前記吸湿材に接する面に吸水溝を有する構成を備えている。
【０１１８】
上記の構成によれば、吸湿材から滲出する微量の水分を、毛細管現象により集積することによって、効率的に取り出すことが可能となるという効果を奏する。また、基材および吸湿材への刺激の付与を容易にするという効果が得られる。
【０１１９】
（実施の形態３）
実施の形態３として、以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【０１２０】
〔実施例１〕
＜アルギン酸とポリＮ−イソプロピルアクリルアミドとが相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲルの合成＞
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭと略称することがある。）７００ｍｇ、アルギン酸ナトリウム（Ａｌｇと略称することがある。）７００ｍｇ、およびメチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡと略称することがある。）５８ｍｇを純水２３ｍＬに溶解した。得られた溶液に、０．８ｍｏｌ／ＬのＮ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤと略称することがある。）および０．１ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アンモニウム（ＡＰＳと略称することがある。）をそれぞれ１ｍＬずつ加え、氷浴下で６時間反応させることにより、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドがＭＢＡＡで架橋されたヒドロゲルを製造した。その後、得られたヒドロゲルを、０．２５ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液１００ｍＬに浸漬し、２日間静置することにより、カルシウムイオンでＡｌｇを架橋させた。このようにして、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドとアルギン酸とが相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲル（Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルと略称することがある。）を合成した。合成したＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルおよびその製造方法を図１に示す。
【０１２１】
＜Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの相転移挙動＞
得られたＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルを純水に浸漬し、一定の温度下で２４時間静置した後、ゲルの重量を測定した。その後、ゲルを加熱乾燥させて乾燥重量を測定した。２４時間静置後のゲルの重量および乾燥重量から、下記式により含水率を算出した。
含水率＝（２４時間静置後のゲルの重量−乾燥重量）／乾燥重量
ゲルを１５℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、および５０℃の一定温度下でそれぞれ２４時間静置したときの含水率を算出し、温度変化に伴うＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの相転移挙動について検討した。
【０１２２】
図２にその結果を示す。図２中、縦軸は含水率（図２中、「Amount of water absorption」と記載。含水率は、言い換えれば、水中で吸収した水分の量である。単位：ｇ／ｇ−乾燥ゲル）を示し、横軸は温度（単位：℃）を示す。図２に示されるように、得られたＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルは、３５℃と４０℃の間に含水率が急激に変化する温度、言い換えれば水との親和性が急激に変化する温度が存在することが判る。すなわち、Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルは、３５℃以下では親水性であるが、４０℃を超えると疎水性に転換することが判る。
【０１２３】
＜Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの吸湿挙動＞
得られたＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルを−２０℃で凍結し、２０Ｐａの減圧条件下で２４時間乾燥させた。このようにして得られたＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体を、温度２０℃、湿度８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で静置し、重量変化を経時的に測定することにより、Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体の吸湿挙動について検討した。
【０１２４】
図３にその結果を示す。図３の（ａ）中、縦軸は含水率（図３中、「Amount of moisture absorption」と記載。含水率は、言い換えれば、気中で吸湿した水分の量である。単位：ｇ／ｇ−乾燥ゲル）を示し、横軸は時間（単位：時間）を示す。図３の（ａ）に示されるように、乾燥したＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルは、高い吸湿能力を有する。なお、図３の（ｂ）は、吸湿挙動の検討が、温度２１〜２２℃、湿度約８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で行われたことを示すグラフである。
【０１２５】
＜Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体の脱水挙動＞
Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体を、温度２５．５℃、約８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で８０時間静置して十分に吸湿させた。このようにして吸湿させたＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体を、ヒーターを用いて６０℃で加熱し、ゲル表面の様子を動画撮影して脱水挙動について検討した。
【０１２６】
図４にその結果を示す。図４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、６０℃で加熱直後、１分後および３分後のＡｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体表面の様子を示す。図４に示されるように、６０℃の熱を加えることにより、Ａｌｇ／ＰＮＩＰＡＭ  ＩＰＮゲルの乾燥体に吸収されていた水分が、該乾燥体から、液体状態で滲出していることが判る。
【０１２７】
〔比較例１〕
＜Ｎ−イソプロピルアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合ゲルの合成＞
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）５３８．６ｍｇ、アクリル酸ナトリウム（ＡＡｃＮａ）１９１．８ｍｇ、メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）７７．８ｍｇを純水３．４ｍＬに溶解した。得られた溶液に、０．８ｍｏｌ／ＬのＮ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）および０．４ｍｏｌ／Ｌの過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）をそれぞれ１ｍＬずつ加え、氷浴下で６時間反応させることにより、ＡＡｃＮａの含有量（ＡＡｃ  ｃｏｎｔｅｎｔと略称する。）が３０ｍｏｌ％のＮ−イソプロピルアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとのランダム共重合体からなるヒドロゲル（以下、ＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルと略称する。）を合成した。合成した共重合ゲルおよびその製造方法を図１７に示す。
【０１２８】
Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）と、アクリル酸ナトリウム（ＡＡｃＮａ）との割合を変更し、同様にして、それぞれ、ＡＡｃ  ｃｏｎｔｅｎｔが２．５ｍｏｌ％、５ｍｏｌ％、１０ｍｏｌ％、および３０ｍｏｌ％のＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルを製造した。
【０１２９】
＜ＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルの相転移挙動＞
測定温度を、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、５０℃および６０℃とした以外は、実施例１と同様にして、得られたＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルを純水に浸漬し、一定温度下でそれぞれ２４時間静置したときの含水率を算出し、温度変化に伴うＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルの相転移挙動について検討した。
【０１３０】
図１８にその結果を示す。図１８中、縦軸は２０℃における含水率を１とするように規格化した含水率（図１８中「Normalized water content」と表示）を示し、横軸は温度（単位：℃）を示す。図１８に示されるように、ＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルでは、含水率は連続的に変化しており、含水率が大きく変化する温度は見られなかった。また、ＰＮＩＰＡＭ／ＰＡＡｃＮａ共重合ゲルでは、ＡＡｃ  ｃｏｎｔｅｎｔすなわち親水性高分子の割合が増えるほど、温度に応答して、親水性から疎水性に変化する性質自体も失われていくことが判る。
【０１３１】
〔実施例２〕
＜アルギン酸とヒドロキシプロピルセルロース（以下、ＨＰＣと略称することがある。）とがセミ相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲルの合成＞
ヒドロキシプロピルセルロース（和光純薬工業株式会社、ヒドロキシプロピルセルロース150〜400cP）７００ｍｇ、およびアルギン酸ナトリウム７００ｍｇを純水２５ｍＬに溶解した。得られた溶液に、０．５ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液１００ｍＬを流し込み、２日間静置することにより、ヒドロキシプロピルセルロースとアルギン酸とがセミ相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲル（ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルと略称することがある。）を調製した。
【０１３２】
＜ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの吸湿挙動＞
得られたＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルを−３０℃で凍結し、２０Ｐａの減圧条件下で２４時間乾燥させた。このようにして得られたＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体を、温度２５℃、湿度８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で静置し、重量変化を経時的に測定することにより、ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体の吸湿挙動について検討した。
【０１３３】
図１９にその結果を示す。図１９中、縦軸は含水率（図１９中、「吸湿量」と記載。含水率は、言い換えれば、吸収した水分の量である。単位：ｇ／ｇ）を示し、横軸は時間（単位：分）を示す。なお、前記含水率は、吸湿により増加した重量（増加重量）を、乾燥体の重量（乾燥重量）で割った値である。図１９に示されるように、乾燥したＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルは、高い吸湿能力を有する。
【０１３４】
また、図１９に、ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体を、温度２５℃、湿度８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で１０００分静置した後に、板状のヒーターを用いて６０℃で加熱し、滲出した水分を濾紙により除いた後の含水率を併せて示す（図１９中、「加熱脱水時」と記載。）
＜ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体の脱水挙動＞
ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体を、温度２５℃、約８０％ＲＨの恒温恒湿条件下で２４時間静置して十分に吸湿させた。このようにして吸湿させたＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体を、ヒーター温度６０℃で加熱し、ゲル表面の様子を動画撮影して脱水挙動について検討した。
【０１３５】
図２０にその結果を示す。図２０の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、加熱前および加熱３０秒後のＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの吸湿した乾燥体表面の様子を示す。図２０に示されるように、６０℃の熱を加えることにより、ＨＰＣ／Ａｌｇ  セミＩＰＮゲルの乾燥体に吸収されていた水分が、該乾燥体から、液体状態で滲出していることが判る。
【０１３６】
〔実施例３〕
ＨＰＣとして、ヒドロキシプロピルセルロース6.0〜10.0（和光純薬工業株式会社）を用いた以外は実施例２と同様にして、アルギン酸とＨＰＣとがセミ相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲルの製造及び評価を行った。その乾燥体が、高い吸湿・脱水能力を有することが確認された。
【０１３７】
〔実施例４〕
ＨＰＣとして、ヒドロキシプロピルセルロース1000〜5000cP（和光純薬工業株式会社）を用いた以外は実施例２と同様にして、アルギン酸とＨＰＣとがセミ相互浸入高分子網目構造を形成する高分子ゲルの製造及び評価を行った。その乾燥体が、高い吸湿・脱水能力を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明に係る吸湿材は、刺激を付与することにより、吸収した水分を、液体状態で直接取り出すことができるので、除湿材として用いた場合に過冷却や大きな熱量を用いずに効率よく除湿することができる。【０１３９】
それゆえ、本発明に係る吸湿材は、除湿材として非常に有用であり、除湿機に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１  吸湿ユニット
２  基材（水集積部）
３  吸水溝
４  滴下口
５  加熱ヒーター（刺激付与部）
６  ヒーター電極
７  吸湿材
８  除湿機本体
９  吸気口
１０排気口
１１  送風ファン
１２  ユニット回転用モーター
１３  ユニット回転軸
１４  排水タンク
１５  ヒーター用固定電極
１６  吸湿エリア
１７  脱水エリア
１８  吸気（湿り空気）
１９  排気（乾燥空気）
【図１】
2016068129.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
2016068129.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】
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【図１４】
2016068129.tif 000016
【図１５】
2016068129.tif 000017
【図１６】
2016068129.tif 000018
【図１７】
2016068129.tif 000019
【図１８】
2016068129.tif 000020
【図１９】
2016068129.tif 000021
【図２０】
2016068129.tif 000022
【国際調査報告】
2016068129.tif 000023
2016068129.tif 000024
2016068129.tif 000025
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