Development of Desiccant Humidity Control System Driven by Low-temperature Heat Source with Air-cooled Heat Exchanger Type Adsorber Coated with Thermosensitive Polymer Gel

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07028
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 窪田 光宏 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60345931)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 感温性高分子ゲル / 水蒸気吸着 / デシカント調湿 / メタクリル酸2-（ジメチルアミノ）エチル / N-イソプロピルメタクリルアミド

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，下限臨界溶液温度（LCST）を境に親水性と疎水性がスイッチする感温性高分子ゲルの利用により，60 ℃以下での低温再生ならびに狭い温度スイング幅での大容量除湿を可能とするデシカント調湿システムの構築を目指している。
平成30年度は，平成29年度に引き続きデシカント調湿用感温性高分子ゲルの調製および水蒸気吸着特性の把握を行った。具体的には，昨年度からのメタクリル酸2-（ジメチルアミノ）エチル（DMAEMA，LCST=40 ℃）に加えてN-イソプロピルメタクリルアミド（NIPMA，LCST=44 ℃）を主量体，N,N’-メチレンビスアクリルアミドを架橋剤として，種々の条件で感温性高分子ゲルを調製した。さらに調製した高分子ゲルの水蒸気吸着特性を，飽和塩法を用いて吸着温度30～60 ℃，相対湿度30～85 %の範囲で測定した。
まず，高分子ゲルの安定な調製条件について，主量体，架橋剤，重合開始剤，重合促進剤それぞれの濃度，重合温度を変化させて検討したところ，主量体濃度を1,000 mol/m3とした場合，架橋剤濃度が200～600 mol/m3（重合温度50 ℃）であることを明らかにした。また，高分子ゲルの感温性について，NIPMAゲルは吸着温度の上昇に伴い水蒸気吸着量が単調に減少したことから，気相系では明確な感温性を持たないことを示した。さらに，デシカント調湿システムへの適用性を評価したところ，感温性高分子ゲルでは再生時の吸着量が極めて小さくなり，有効水蒸気吸着量の増大に有効であることを明らかにした。この他，デシカント調湿システムの動的性能を支配する水蒸気吸着速度の定量把握を行うための試験装置の構築を完了した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成30年度は，高環境温度に対応するため，平成29年度に検討したメタクリル酸2-（ジメチルアミノ）エチルに加えてN-イソプロピルメタクリルアミドを主量体とする高分子ゲルの調製も行い，安定な調製条件の決定，水蒸気吸着特性の把握に成功したが，実用上十分な有効水蒸気吸着量を持つ感温性高分子ゲルの調製に至らなかったため。

Strategy for Future Research Activity

平成31年度は，これまでの検討により気相系においても感温性を示したN-イソプロピルアクリルアミド，メタクリル酸2-（ジメチルアミノ）エチルの有効水蒸気吸着量の増大，特に除湿時の水蒸気吸着量の増大に取り組む。また，平成30年度に構築した試験装置により，各感温性高分子ゲルの水蒸気吸着速度を定量的に明らかにする。さらに，これらの検討により得られた感温性高分子ゲルの水蒸気吸着に関する静的・動的特性を組み込んだ数値解析モデルを構築し，デシカント調湿システムの性能予測を行う。