(57)【要約】【課題】単位時間あたりの吸放出量を向上させ、かつより低温（８０℃未満）で熱再生可能な再生質吸湿剤の提供。【解決手段】再生質吸湿剤１は、骨格１１と、骨格１１同士が形成する細孔１２とを構成成分として含む多孔質体２と、多孔質体２の表面上に配置されており、カルシウム、リチウムおよびマグネシウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属の塩化物または臭化物である潮解性物質３と、から構成され、前記細孔の径は１ｎｍ以上である。この再生質吸湿剤は、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることで、単位時間あたりの吸放出量が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨格と、前記骨格同士が形成する細孔とを構成成分として含む多孔質体と、
前記多孔質体の表面上に配置されており、カルシウム、リチウムおよびマグネシウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属の塩化物または臭化物である潮解性物質と、から構成され、前記細孔の径は１ｎｍ以上である再生質吸湿剤。
【請求項２】
前記多孔質体はゼオライトまたはメソポーラスシリカである請求項１に記載の再生質吸湿剤。
【請求項３】
前記多孔質体の比表面積は３００ｍ２／ｇ以上である請求項１または２に記載の再生質吸湿剤。
【請求項４】
前記潮解性物質の含有量は５質量％以上、５０質量％以下である請求項１に記載の再生質吸湿剤。
【請求項５】
前記多孔質体または前記潮解性物質に抗菌剤が含まれている請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の再生質吸湿剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常温で空気中の水分を吸収し、熱再生処理により水分を放出する再生質吸湿剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の再生質吸湿剤としては、ゼオライトやシリカゲルなどの多孔質体が知られていた。しかしながら、ゼオライトやシリカゲルは水分の吸放出量が少ないという課題があり、この課題を解決すべく下記に示す様々な取り組みがなされてきた。
【０００３】
特許文献１では、気孔率２０〜９０％を有する導電性の多孔質セラミックス体に潮解性無機化合物を担持させた再生質吸湿材が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、隣接するほぼ球状の気孔が小穴で互いに連通した構造を有し、気孔率が５０〜９５％の範囲にある連続性多孔質材料の気孔内に、潮解性物質を担持させてなる調湿材料が開示されている。
【特許文献１】特開平６−７６７３号公報
【特許文献２】特開２００１−４９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術であっても、細孔径が１ｎｍ未満の細孔を有する多孔質体（多孔質セラミックス体、連続性多孔質材料）を用いた場合には、水分子の細孔内部への出入りが妨げられ、水分子の吸放出速度遅い、すなわち単位時間あたりの吸放出量が少ないという課題があり、未だ改善の余地があった。また、細孔内部に吸着あるいは吸収された水分子を速やかに細孔内部から放出させるためには、少なくとも温度を８０℃以上の高温にする必要があるという課題があり、未だ改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることで、単位時間あたりの吸放出量を向上させ、かつより低温（８０℃未満）で熱再生可能な再生質吸湿剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることが、上記従来技術の有する課題を解決する上で極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、骨格と、骨格同士が形成する細孔とを構成成分として含む多孔質体と、多孔質体の表面上に配置されており、カルシウム、リチウムおよびマグネシウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属の塩化物または臭化物である潮解性物質と、から構成され、細孔の径は１ｎｍ以上である再生質吸湿剤を提供する。
【０００９】
本発明の再生質吸湿剤は、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることで、水分子の細孔内部への出入りを妨げられにくくなると考えられるため、再生質吸湿剤の単位時間あたりの吸放出量を向上させることができる。また、同様の理由で、より低温で水分子を細孔内部から放出させることができる。
【００１０】
また、本発明の再生質吸湿剤においては、特に、多孔質体はゼオライトまたはメソポー
ラスシリカが好ましい。さらに、本発明の再生質吸湿剤においては、特に、多孔質体の比表面積は３００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の再生質吸湿剤においては、潮解性物質の含有量は５質量％以上、５０質量％以下であることが好ましい。さらに、本発明の再生質吸湿剤においては、特に、多孔質体または潮解性物質に抗菌剤がさらに含まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の再生質吸湿剤によれば、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることで、再生質吸湿剤の単位時間あたりの吸放出量を向上させることができる。また、より低温（８０℃未満）で熱再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の再生質吸湿剤の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、図１を用いて本発明の再生質吸湿剤の第１実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の再生質吸湿剤の第１実施形態の基本構成を示す模式図である。また、図２は、図１のＲの部分の拡大図である。
【００１６】
図１に示すように、第１実施形態の再生質吸湿剤１は、主として、多孔質体２と、多孔質体２の表面上に配置された潮解性物質３とから構成されている。そして図２に示すように、多孔質体２は骨格１１と、骨格１１同士が形成する細孔１２から構成されている。そして、細孔１２の径は１ｎｍ以上の大きさを有する。本発明で示す細孔径とは、市販の細孔分布測定装置を用い、窒素ガス吸着において細孔分布を測定した後、Ｌｏｇ微分細孔容積分布を求め、そのピークを示す細孔径のことをいう。
【００１７】
以下、第１実施形態の再生質吸着剤１を構成する多孔質体２と潮解性物質３について説明する。
【００１８】
まず、多孔質体２について説明する。
【００１９】
図１に示す多孔質体２は、後述する潮解性物質３を支持する支持体となる部材であるとともに、水分子を吸脱着することで水分を吸放出可能な部材である。この多孔質体２は、図２に示すよう骨格１１同士が規則な形あるいは不規則な形を形成し、その隙間が細孔１２を形成している。ここで、骨格１１は通常、無機酸化物で構成されており、製造の容易さという観点から、シリカあるいはシリカとアルミナの複合体で構成されていることが好ましい。
【００２０】
多孔質体２は、代表径が０．５μｍ〜５０μｍ程度の粉末固体を使用することが好ましい。また、空隙率は３０〜８０％程度が好ましい。なお、図１では多孔質体２の形状を球状で記述しているが、球状に限定されるものではない。
【００２１】
また、多孔質体２としては、ゼオライト、セピオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ等が挙げられ、特に限定されるものではないが、本発明の効果をより確実に得るという観点から、ゼオライトおよびメソポーラスシリカが好ましく挙げられる。特に、上述した中でも、細孔径の大きさが大きいため、水分子が細孔内へ出入りしやすいと考えられるメソポーラスシリカが好ましく、細孔径としては１ｎｍ以上からメソポーラスと定義づけ
される上限５０ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍの範囲のものがよい。
【００２２】
本発明の効果をより確実に得るという観点から、多孔質体２の比表面積は３００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。本発明で示す比表面積とは、市販の比表面積測定装置で測定した窒素ガスが吸着質であるＢＥＴ比表面積のことを示す。ここで、多孔質体２の比表面積が３００ｍ２／ｇ以上であると、後述する潮解性物質３をより細かく分散して配置させることができ、また多孔質体２自身の水分子を吸着できる吸着点を多く有することができるため、単位時間あたりの吸放出量をより向上させることができる点で好ましい。この多孔質体２の比表面積は３００ｍ２／ｇ以上であればよいが、骨格１１が比重２．０ｇ／ｃｍ３、直径１ｎｍの球状のシリカであるとして、理論上３０００ｍ２／ｇまで大きくすることができる。
【００２３】
次に、潮解性物質３について説明する。
【００２４】
図１または図２に示す潮解性物質３は、多孔質体２の細孔内外の表面上に配置されており、水分子を吸脱着することで水分を吸放出させるための部材である。潮解性物質３は、カルシウム、リチウムおよびマグネシウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属の塩化物または臭化物である。具体的には、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化リチウム、臭化マグネシウムまたはそれら物質の水和物が挙げられる。
【００２５】
ここで、潮解性物質３としては、本発明の効果をより確実に得るという観点から、塩化カルシウム、塩化リチウム、臭化リチウムが好ましく挙げられる。特に、上述した中でも、腐食性が小さいという観点から、臭化リチウムが好ましい。
【００２６】
また、本発明の効果をより確実に得るという観点から、潮解性物質３の含有量は５質量％以上、５０質量％以下であることが好ましい。ここで記述する含有量とは、多孔質体２と潮解性物質３の合計質量に占める潮解性物質３の質量の割合である。潮解性物質３の含有量が５質量％以上であると、吸放出できる水分量をより向上させることができるので好ましい。また、潮解性物質３の含有量が５０％以下であると、例えば４０℃・９０％ＲＨのような高湿の環境下でも再生質吸湿剤１の表面に濡れが発生することがないので好ましい。
【００２７】
さらには、再生質吸湿剤１には抗菌剤（図示せず）を添加してもよい。これにより、再生質吸湿剤１に対して単位時間あたりの水分の吸放出量の向上および低温熱再生が可能であるという特性に加えて、優れた抗菌性の特性を付与することができる。
【００２８】
この抗菌剤としては、多孔質体２の表面上あるいは潮解性物質３の表面上に分散でき、抗菌効果を得ることができるものであれば特に限定されない。特に限定されず公知の抗菌剤を添加してよい。このような抗菌剤としては、例えば、ワサビなどの有機系の抗菌剤と、銀・亜鉛・銅などの無機系の抗菌剤とがある。耐光性や耐酸化性などの耐久性という観点から、無機系の抗菌剤を使用することが好ましい。無機系の抗菌剤としては、東亞合成社製の銀系無機抗菌剤「商品名：ノバロン」やシナネンゼオミック社製の無機抗菌剤「商品名：ゼオミック」などが好ましく挙げられる。これらの抗菌剤には防カビ効果も期待できるので好ましい。
【００２９】
ここで、再生質吸湿剤１に対する抗菌剤の添加量は０．１〜５質量％とすることが好ましい。再生質吸湿剤１に対する抗菌剤の添加量が０．１質量％以上であると抗菌性をより確実に得ることができ好ましい。再生質吸湿剤１に対する抗菌剤の添加量が５質量％以下であると、水分の吸放出を妨げにくいという点で好ましい。
【００３０】
本実施形態の再生質吸湿剤１は、以上説明したように、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体２を用いるため、単位時間あたりの吸放出量を向上させ、かつより低温（８０℃未満）での熱再生を行うことができる。
【００３１】
次に、本実施形態の再生質吸湿剤１の製造方法の一例について説明する。
【００３２】
まず、所定量の多孔質体２を容器中で水に分散させた後、所定量の潮解性物質３を多孔質体２の水分散体が入った容器へ添加し、攪拌を継続する（分散工程）。この分散方法は特に限定されず公知の粉末の水への分散方法を用いて行うことができる。例えば、ナス型フラスコに多孔質体２を所定量投入し、次に所定量の水を投入した後、攪拌装置を用いて撹拌を行うことで、多孔質体２を水に分散させる。さらに、その攪拌中のナス型フラスコに所定量の潮解性物質３を添加し、撹拌を続けることで、潮解性物質３を水に溶解させる。なお、投入する水の量は潮解性物質３が十分に溶解できるだけの量を投入する。また、攪拌は、多孔質体２が水に十分に分散し、潮解性物質３が全て水に溶解するまで継続し、多孔質体２を１０ｇ程度用いる場合、１〜３時間程度が好ましい。
【００３３】
ここで、多孔質体２と潮解性物質３に対する潮解性物質３の割合が、５〜５０質量％となるように多孔質体２と潮解性物質３との投入量を調整することが好ましい。潮解性物質３の含有量が５質量％以上であると、吸放出できる水分量をより向上させることができるので好ましい。また、潮解性物質３の含有量が５０％以下であると、例えば４０℃・９０％ＲＨのような高湿の環境下でも再生質吸湿剤１の表面に濡れが発生することがないので好ましい。
【００３４】
さらには、抗菌剤を添加する場合、分散工程で添加することが好ましい。分散工程における抗菌剤の投入は、いずれのタイミングで行ってもよい。また、多孔質体２と潮解性物質３と抗菌剤に対する抗菌剤の割合が、０．１〜５質量％となるように抗菌剤の投入量を調整することが好ましい。本操作により、最終得られる再生質吸湿剤１に対して抗菌剤の添加量を０．１〜５質量％とすることができる。再生質吸湿剤１に対する抗菌剤の添加量が０．１質量％以上であると抗菌性をより確実に得ることができ好ましい。再生質吸湿剤１に対する抗菌剤の添加量が５質量％以下であると、水分の吸放出を妨げにくいという点で好ましい。
【００３５】
次に、分散工程で得られた多孔質体２が分散し、潮解性物質３が溶解した水溶液（以下、分散水溶液と記す）の減圧乾燥を行う（減圧乾燥工程）。この減圧乾燥方法は特に限定されず公知の減圧乾燥方法を用いて行うことができる。例えば、ロータリーエバポレータを用い、分散水溶液を入れたナス型フラスコ内の水が蒸発するまで減圧乾燥を行うことで、多孔質体２の表面上に比較的均一に潮解性物質３が分散した生乾きの再生質吸湿剤１を得ることができる。なお、減圧乾燥時間は、多孔質体２を１０ｇ程度用いる場合、１〜３時間程度が好ましい。
【００３６】
また、エバポレーターの条件は、特に限定されるものではない。
【００３７】
さらに、減圧乾燥工程で得られた生乾きの再生質吸湿剤１を高温で乾燥させる（高温乾燥工程）。この高温乾燥方法は特に限定されず公知の高温乾燥方法を用いて行うことができる。例えば、１００℃に保持した恒温槽へ入れることで乾燥することができる。なお、高温乾燥時間は、再生質吸湿剤１を１０ｇ程度用いる場合、１０〜２０時間程度が好ましい。
【００３８】
また、必要に応じて、高温乾燥工程で得られた再生質吸湿剤１の焼成を行う（焼成工程
）。この焼成方法は特に限定されず公知の焼成方法を用いて行うことができる。例えば、再生質吸湿剤１を１０ｇ程度用いる場合、再生質吸湿剤１を焼成炉に入れ、２００℃／ｈの昇温速度で昇温を行い、５５０℃で５〜１０時間保持する。
【００３９】
このようにして、再生質吸湿剤１を得ることができる。なお、本実施形態では多孔質体２の分散溶媒に水を用いたが、潮解性物質３を溶解し、多孔質体２の細孔内へ浸入できる有機溶剤を用いても同等の効果を有する再生質吸湿剤１が得られる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の再生質吸湿剤について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）
以下の手順で、まずは多孔質体であるメソポーラスシリカを作製した。
【００４２】
テトラエトキシシラン３０ｇとエタノール４５ｇとイソプロピルアルコール１０ｇとを混合し（以下、溶液Ａと記す）、攪拌を１時間行った。次に、ドデシルアミン７ｇと水９０ｇと塩酸０．３ｇとを混合し（以下、溶液Ｂと記す）、攪拌を１時間行った。次に、攪拌中の溶液Ｂに溶液Ａを約５分間かけて滴下し、その後、１８時間攪拌を継続した。
【００４３】
その後、生成した沈殿物を吸引ろ過と水洗を繰り返し、泡が生じなくなるまで水洗を行った（使用した水の量は約３Ｌ）。次に、水洗した沈殿物を１００℃の恒温槽に入れ、１２時間乾燥を行った。乾燥を行った沈殿物を焼成炉に入れ、２時間かけて５５０℃に昇温した後、５時間保持し、自然冷却を行い、メソポーラスシリカを完成させた。
【００４４】
なお、メソポーラスシリカの比表面積および細孔径は、マイクロメリティックス社製の比表面積／細孔分布測定装置により測定を行い、それぞれ８６６ｍ２／ｇ、２．５ｎｍであった。
【００４５】
次に、メソポーラスシリカへ潮解性物質の担持を行った。
【００４６】
作製したメソポーラスシリカ８ｇと水８０ｇとをナス型フラスコに入れ、１時間の攪拌を行った。その後、市販の塩化カルシウム（無水）１．６ｇをナス型フラスコに入れ、さらに１時間の攪拌を行った（分散工程）。次に、ナス型フラスコをロータリーエバポレータに取り付け、浴の湯温を７０℃、アスピレータの到達真空度を５０００Ｐａ、回転速度を１２０回転／ｍｉｎに設定し、減圧乾燥を行った（減圧乾燥工程）。その後、ナス型フラスコより試料を取り出し、１００℃に保持した恒温槽に入れ、１２時間乾燥を行い（高温乾燥工程）、再生質吸湿剤を完成させた。
【００４７】
（実施例２）
多孔質体として、ユニオン昭和株式会社製のゼオライト「商品名：モレキュラーシーブ（１３Ｘ）」を使用したこと以外は、実施例１と同様の手順および条件で再生質吸湿剤を作製した。実施例１と同様の手順および条件で細孔径を測定したところ、１ｎｍであった。
【００４８】
（比較例１）
ユニオン昭和株式会社製のゼオライト「商品名：モレキュラーシーブ（品番：ＡＢＳＣＥＮＴＳ  ２０００）」を再生質吸湿剤として用意した。実施例１と同様の手順および条件で細孔径を測定したところ、測定限界未満（１ｎｍ未満）であった。
【００４９】
（比較例２）
多孔質体として、ユニオン昭和株式会社製のゼオライト「商品名：モレキュラーシーブ（品番：ＡＢＳＣＥＮＴＳ  ２０００）を使用したこと以外は、実施例１と同様の手順および条件で再生質吸湿剤を作製した。
【００５０】
［吸湿性試験１］
以下の手順により吸湿性試験を行い、実施例１〜２、比較例１〜２の再生質吸湿剤の吸湿性を評価した。
【００５１】
まず、それぞれの再生質吸湿剤サンプルを１００℃で３時間乾燥を行った。そして、それぞれの再生質吸湿剤を１．０ｇずつ測り取り、スチレン製のシャーレへ敷き詰めた。その後、それぞれの再生質吸湿剤サンプルを２０℃・４０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に１０分間保持した後、取り出して質量を測定した。
【００５２】
それぞれのサンプルの恒温恒湿槽へ入れる前と取り出した後の質量差を算出し、その値を再生質吸湿剤の質量と吸湿時間（１０分間）で除した値を、再生質吸湿剤の吸湿速度と定義した。
【００５３】
これらの結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2012066157.tif 000003
【００５５】
表１に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例１〜２の再生質吸湿剤は、比較例１〜２の再生質吸湿剤よりも優れた吸湿速度を有していることが確認された。特に、細孔径が２．５ｎｍの細孔を有するメソポーラスシリカを多孔質体として用いた実施例１は、さらに吸湿速度が速いことが確認された。
【００５６】
［熱再生試験１］
以下の手順により熱再生試験を行い、実施例１〜２、比較例１〜２の再生質吸湿剤の熱再生能力を評価した。
【００５７】
まず、それぞれの再生質吸湿剤サンプルを２０℃・４０％ＲＨの恒温恒湿槽に２４時間保持し、吸湿させた。そして、それぞれの再生質吸湿剤を１．０ｇずつ測り取り、スチレン製のシャーレへ敷き詰めた。その後、それぞれの再生質吸湿剤サンプルを４０℃・１３％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に３時間保持することで吸湿した水分を放出させた後、取り出して質量を測定した。
【００５８】
それぞれのサンプルの４０℃・１３％ＲＨに保持した恒温恒湿槽へ入れる前と取り出した後の質量差を算出し、その値を再生質吸湿剤の質量で除した値を、再生質吸湿剤の熱再生量と定義した。
【００５９】
これらの結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
2012066157.tif 000004
【００６１】
表２に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例１〜２の再生質吸湿剤は、比較例１〜２の再生質吸湿剤よりも低温（４０℃）再生時に多くの量の熱再生ができることが確認された。特に、細孔径が２．５ｎｍの細孔を有するメソポーラスシリカを多孔質体として用いた実施例１は、さらに熱再生量が多いことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明の再生質吸湿剤は、細孔径が１ｎｍ以上の細孔を有する多孔質体を用いることで、単位時間あたりの吸放出量を向上させた再生質除湿剤として、例えば下駄箱や押入れ、バスルームなど居住空間で除湿が必要なところに配置し、その空間を除湿することができる。また、より低温（８０℃未満）で熱再生し、繰り返し使用することができる再生質除湿剤として利用できる。
【００６３】
また、本発明の再生質除湿剤をデシカント式除湿機のデシカントロータに担持させることで、再生するための熱エネルギーが少なくて済むため、省エネ型のデシカント式除湿機として利用することができる。さらには、本発明の再生質吸湿剤を担持したデシカントロータを用い、これに外気の水分を吸湿させ、熱再生により放出した水分を部屋へ導入することで加湿デバイスとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の再生質吸湿剤の実施の形態１の基本構成を示す模式図
【図２】図１のＲの部分の拡大図
【符号の説明】
【００６５】
１    再生質吸湿剤
２    多孔質体
３    潮解性物質
１１  骨格
１２  細孔
【図１】
2012066157.tif 000005
【図２】
2012066157.tif 000006