吸附式热泵用吸附剂及其制造方法、以及吸附式热泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本案涉及吸附式热栗用吸附剂及其制造方法、以及吸附式热栗。
【背景技术】
[0002] 近年来，用于防止地球温暖化、保护能量资源等减少环境负荷的技术开发的重要 性正在迅速增大。其中，对以往没有利用价值而丢弃的废热进行回收和再利用的技术受到 关注。其中之一是吸附式热栗。
[0003] 上述吸附式热栗是利用水、甲醇等吸附质对硅胶、活性炭等吸附剂进行吸附解吸 时产生的潜热的移动，从而变换为可利用l〇〇°C以下的低品位热能的冷热（cooling heat) 的技术。
[0004] 解吸时所需的温热（heating heat)根据吸附剂也可以是60°C左右的比较低的温 度，因此，作为能够从各种低温废热回收能量的方式，从1978年开始进行了大量研究。
[0005] 为了实现能量回收效率高的吸附式热栗，要求在更低的废热温度（50°C~60°C ) 进行解吸、在更高温的冷却水温度（25°C~30°C)进行吸附的吸附剂。这相当于在吸附等 温线中相对蒸气压为0. 2~0. 6的范围进行吸附解吸反应。
[0006]目前作为吸附式热栗用吸附剂大多采用的硅胶和沸石存在以下问题：由于表面是 亲水性，所以高温下也容易吸附水，另一方面难解吸。这是因为即便相对蒸气压小于〇. 2吸 附量也比较高，上述相对蒸气压范围内的变化量小。
[0007] 因此，作为这些吸附剂以外的吸附剂，研究了活性炭。表面为疏水性的活性炭在低 温下的解吸性能优异，在低相对蒸气压区域的吸附量几乎为〇。另外，由于吸附等温线的坡 起陡峭，所以有取得较大的吸附量差的优点。另一方面，在本来的状态下吸附解吸反应以相 对蒸气压超过〇. 6进行，因此有冷却水温度高时得不到目标性能的问题。
[0008] 因此，进行了上述活性炭的改良。作为改良上述活性炭的方法，可举出上述活性炭 的表面的亲水化处理。例如，提出了对用活化剂处理有机高分子树脂而生成的活性炭进行 作为亲水化处理的酸处理而得到的亲水性活性炭（例如，参照专利文献1)。上述酸处理通 过在硝酸或者过氧化氢溶液中浸渍上述活性炭来进行。
[0009] 但是，上述酸处理存在如下问题：因为仅仅将上述活性炭浸渍于氧化性试剂，所以 无法控制亲水化处理，难以得到具有所希望的吸附等温线的吸附剂。另外，存在即便得到具 有所希望的吸附等温线的吸附剂，耐热性也不充分，因热而导致吸附等温线变化的问题。因 此，通过上述酸处理得不到能量回收效率高、且耐热性优异的吸附式热栗用吸附剂。
[0010] 因此，现状是要求提供能量回收效率高、且耐热性优异的吸附式热栗用吸附剂及 其制造方法、以及能量回收效率高的吸附式热栗。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1:日本特开2005 - 288224号公报
【发明内容】
[0014] 本案的课题是解决以往的上述各问题，实现以下的目的。即，本案的目的在于提供 能量回收效率高、且耐热性优异的吸附式热栗用吸附剂及其制造方法、以及能量回收效率 高的吸附式热栗。
[0015] 作为解决上述课题的方法，如下。艮P，
[0016] 公开的吸附式热栗用吸附剂具有活性炭和有机分子，该有机分子在上述活性炭的 细孔内且具有至少1个亲水性官能团。
[0017] 公开的吸附式热栗用吸附剂的制造方法，是公开的上述吸附式热栗用吸附剂的制 造方法，将上述活性炭浸渍于含有上述有机分子的液体。
[0018] 公开的吸附式热栗具有公开的上述吸附式热栗用吸附剂。
[0019] 根据公开的吸附式热栗用吸附剂，能够解决以往的上述各问题，能够得到能量回 收效率高、且耐热性优异的吸附式热栗用吸附剂。
[0020] 根据公开的吸附式热栗用吸附剂的制造方法，能够解决以往的上述各问题，能够 制造能量回收效率高、且耐热性优异的吸附式热栗用吸附剂。
[0021] 根据公开的吸附式热栗，能够解决以往的上述各问题，能够得到能量回收效率高 的吸附式热栗。
【附图说明】
[0022] 图1是表不吸附式热栗的一个例子的不意图。
[0023] 图2是实施例1、实施例2和比较例1的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温 线。
[0024] 图3是实施例3、实施例4和比较例1的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温 线。
[0025] 图4是实施例5、实施例6和比较例2的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温 线。
[0026] 图5是实施例1、实施例7、实施例8和比较例1的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气 吸附等温线。
[0027] 图6是比较例1和比较例3的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温线。
[0028] 图7是比较例2和比较例4的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温线。
[0029] 图8是实施例1、热处理后的实施例1、比较例1、比较例3和热处理后的比较例3 的吸附式热栗用吸附剂的水蒸气吸附等温线。
[0030] 图9是实施例2的吸附式热栗用吸附剂的气相色谱质谱分析（GC - MS分析）结 果。
[0031 ] 图10是实施例3的吸附式热栗用吸附剂的GC - MS分析结果。
[0032] 图11是实施例4的吸附式热栗用吸附剂的GC - MS分析结果。
[0033] 图12是实施例5的吸附式热栗用吸附剂的GC - MS分析结果。
【具体实施方式】
[0034] (吸附式热栗用吸附剂）
[0035] 公开的吸附式热栗用吸附剂具有活性炭和有机分子，该有机分子在上述活性炭的 细孔内且具有至少1个亲水性官能团。
[0036] 与对活性炭进行亲水化处理不同，通过使活性炭的细孔内含有具有亲水性官能团 的有机分子，能够提高细孔内的亲水性。另外，通过将亲水性官能团以分子的形式导入细孔 内，能够严格控制亲水性官能团的量和种类。
[0037] <活性炭>
[0038] 作为上述活性炭，没有特别限制，可以根据目的适当地选择。
[0039] 作为上述活性炭的比表面积，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选 1000 mVg~2500m2/g，更优选1200m2/g~2000m2/g。如果上述比表面积为上述更优选的范 围内，则在得到在吸附等温线中相对蒸气压为〇. 2~0. 6的范围内进行吸附解吸反应的高 性能的吸附式热栗用吸附剂的方面有利。
[0040] 上述比表面积例如可以使用比表面积/细孔分布测定装置（Nippon-Bel株式会社 BELS0RP - mini)测定氮吸附等温线，通过基于BET法的解析来求出。
[0041] 上述活性炭可以是制造的活性炭，也可以是市售品。作为上述市售品，例如，可举 出球状活性炭太閤Q型（Futamura Chemical株式会社制）、KUREHA球状活性炭BAC (株式 会社KUREHA制）等。
[0042] <有机分子>
[0043] 上述有机分子具有至少1个亲水性官能团。
[0044] 上述吸附式热栗用吸附剂中，上述有机分子存在于上述活性炭的细孔内。
[0045] 作为上述有机分子的分子量，没有特别限制，可以根据目的适当地选择，优选 50~300,更优选60~280,特别优选90~270。如果上述有机分子的分子量小于50,则上 述有机分子容易从上述活性炭的细孔内出来，有时吸附式热栗用吸附剂的亲水性降低，超 过300时，有时吸附式热栗用吸附剂的吸附性降低。如果上述有机分子的分子量为上述特 别优选的范围内，则得到的吸附式热栗用吸附剂的亲水性适度，在得到在吸附等温线中相 对蒸气压为〇. 2~0. 6的范围内进行吸附解吸反应的高性能的吸附式热栗用吸附剂的方面 有利。
[0046] 作为除了上述亲水性官能团的碳原子数以外的上述有机分子的碳原子数，没有特 另IJ限制，可以根据目的适当地选择，优选1~10,更优选1~6。如果除了上述亲水性官能 团的碳原子数以外的上述有机分子的碳原子数超过10,则有时吸附式热栗用吸附剂的吸附 性降低。如果除了上述亲水性官能团的碳原子数以外的上述有机分子的碳原子数为上述更 优选的范围内，则得到的吸附式热栗用吸附剂的亲水性适度，在得到吸附等温线中相对蒸 气压为0. 2~0. 6的范围内进行吸附解吸反应的高性能的吸附式热栗用吸附剂方面有利。
[0047] 上述亲水性官能团是指具有极性的官能团。上述亲水性官能团例如是可与其它官 能团形成氢键的官能团。作为上述亲水性官能团，例如，可举出羟基、羰基、羧基、磺基等。
[0048] 作为上述有机分子中的上述至少1个亲水性官能团，没有特别限制，可以根据目 的适当地选择，优选羟基、羰基、羧基和磺基中的至少任一个。通过这样设置，得到的吸附式 热栗用吸附剂的亲水性适度，得到在吸附等温线中相对蒸气压为〇. 2~0. 6的范围内进行 吸附解吸反应的高性能的吸附式热栗用吸附剂。
[0049] 作为上述有机分子中的上述亲水性官能团的个数，没有特别限制，可以根据目的 适当地选择，优选为1~4。通过这样设置，得到的吸附式热栗用吸附剂的亲水性适度，得到 在吸附等温线中相对蒸气压为0. 2~0. 6的范围内进行吸附解吸反应的高性能的吸附式热 栗用吸附剂。
[0050] 上述有机分子优选为马来酸（分子量116)、甲磺酸（分子量96)、方形酸（分子量 114)、磺基间苯二甲酸（分子量246)以及苯四甲酸（分子量254)中的至少任一个。
[0051] 作为上述磺基间苯二甲酸，例如，可举出5 -磺基间苯二甲酸等。
[0052] 作为上述苯四甲酸，例如，可举出苯均四酸等。
[0053] 上述马来酸、上述甲磺酸、上述方形酸、上述5 -磺基间苯二甲酸、上述苯均四酸 分别用