吸附热泵以及吸附材料作为吸附热泵用吸附材料的使用制造技术

一种吸附材料的使用方法，包括加热具有被吸附物的吸附材料使被吸附物解吸、将干燥的吸附材料冷却到用于被吸附物的吸附的温度、以及再次用于被吸附物的吸附，其中：（１）该吸附材料包含在骨架构造上含有铝和磷的沸石，（２）该吸附材料是水蒸气吸附材料，在吸附／解吸部的吸附操作时相对蒸气压φ２ｂ在０．１１５以上０．１８以下、吸附／解吸部的解吸操作时相对蒸气压φ１ｂ在０．１以上０．１４以下的区域，具有利用下式求出的吸附材料的吸附量差达到０．１５ｇ／ｇ以上的范围：吸附量差＝Ｑ２－Ｑ１，其中，Ｑ１＝根据吸附／解吸部的解吸操作温度（Ｔ３）下测定的水蒸气解吸等温线求得的φ１ｂ处的吸附量，Ｑ２＝根据吸附／解吸部的吸附操作温度（Ｔ４）下测定的水蒸气吸附等温线求得的φ２ｂ处的吸附量，而φ１ｂ（吸附／解吸部的解吸操作时相对蒸气压）＝［冷却该冷凝器的制冷剂温度（Ｔ２）下的平衡水蒸气压］／［加热该吸附／解吸部的载热体温度（Ｔ１）下的平衡水蒸气压］，φ２ｂ（吸附／解吸部的吸附操作时相对蒸气压）＝［蒸发部生成的制冷温度（Ｔ０）下的平衡蒸气压／冷却该吸附］／［解吸部的制冷剂温度（Ｔ２）下的平衡蒸气压］（其中，设Ｔ０＝５～１０℃、Ｔ１＝Ｔ３＝９０℃、Ｔ２＝Ｔ４＝４０～４５℃）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用特定的吸附材料的吸附热泵以及特定吸附材料作为吸附热泵用吸附材料的使用。
技术介绍
在吸附热泵上，为了再生吸附了被吸附物——例如水的吸附材料，加热吸附材料使被吸附物解吸，将干燥了的吸附材料冷却到用于被吸附物的吸附的温度，再次用于被吸附物的吸附。将较高温(120℃以上)的废热、热能用于吸附材料的再生热源的吸收式热泵已经实用化。但因为一般利用热电联产装置、燃料电池、汽车引擎的冷却水或太阳能热等得到的热在100℃以下，是比较低的温度，所以，不能用于现在已实用化的吸收式热泵的驱动热源，要谋求100℃、甚至更低的60℃～80℃的低温废热的有效利用。其中，也在极力谋求在产生大量废热的汽车上的实用化。即使吸附热泵的动作原理相同，但根据可利用的热源温度，对吸附材料要求的吸附特性也有很大不同。例如，作为高温侧的热源使用的燃气引擎热电联产过程或固体高分子燃料电池的废热温度是60℃～80℃，汽车引擎的冷却水温度是85℃～90℃。而且冷却侧的热源温度也根据装置的设置场所而不同。例如汽车的情况是在换热器得到的温度，大楼和住宅等是水冷塔和江河水等的温度。即，吸附热泵的操作温度范围，设置在大楼等处时低温侧是25℃～35℃、高温侧是60℃～80℃，设置在汽车等处时低温侧是30℃～45℃、高温侧是85℃～90℃左右。这样，为了有效利用废热，希望有即使低温侧热源与高温侧热源的温度差小也可驱动的装置以及适用于该装置的吸附材料。另外，作为吸附热泵用吸附材料，知道的具有代表性的是沸石13X或硅胶A型。又，最近也研究了将界面活性剂的胶束构造作为铸型合成的介(中)孔分子筛(FSM-10等)(特开平9-178292号)或作为干燥剂材料统称为AlPO4的多孔质磷酸铝系分子筛(特开平11-197439号)等沸石。又，吸附热泵用吸附材料的吸附特性的温度依赖性是重要的这点已经介绍过，介绍过显示出大的温度依赖性的SG3(富士シリシア公司)和没显示出大的温度依赖性的SG1(同一公司)。并且，介绍过作为多孔质磷酸铝系分子筛的AlPO4-5的吸附性能对温度的依赖，具体展示了25℃和30℃的吸附性能。同样介绍了AlPO4-5的温度依赖性，记录了20℃、25℃、30℃、35℃、40℃的吸附过程下的吸附等温线(第16次沸石研究发表会讲演预稿集p91；平成12年11月21日、22日)。作为吸附热泵用吸附材料，研究了各种吸附材料的使用，如果根据我们的研究，则为了适用于即使低温侧热源与高温侧热源的温度差小也可驱动的装置，在吸附性能这点上尚有改善的余地。
技术实现思路
为了即使吸附材料的周围是比较高的温度而装置也能充分运行，必须在低相对蒸气压下吸附被吸附物，并且为了将使用的吸附材料设计得量少而使装置小型化必须使吸附材料的吸附/解吸量大。而且为了在被吸附物的解吸(吸附材料的再生)上利用低温的热源，解吸温度必须低。即作为吸附热泵用吸附材料，重要的是(1)在低相对蒸气压下吸附被吸附物(在高温下可吸附)，(2)吸附/解吸量大，(3)在高的相对蒸气压下解吸被吸附物(在低温下可解吸)的吸附材料。本专利技术，目的在于提供使用在低相对蒸气压区域能吸附/解吸被吸附物的吸附材料的高效吸附热泵。又，本专利技术提供在低相对蒸气压区域能吸附/解吸被吸附物的吸附材料作为吸附热泵用吸附材料的使用。又，本专利技术提供具有实际上有效的吸附性能的吸附热泵。即，本专利技术的要点在于吸附热泵，在具有被吸附物、带吸附/解吸被吸附物的吸附材料的吸附/解吸部、连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的蒸发的蒸发部、连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的冷凝的冷凝部的吸附热泵上，该吸附材料，是在25℃测定的水蒸气吸附等温线上，在相对蒸气压0.05以上、0.30以下的范围，具有相对蒸气压变化0.15时水的吸附量变化在0.18g/g以上的相对蒸气压区域的吸附材料。又，本专利技术的要点在于上述吸附材料作为吸附热泵用吸附材料的使用。本专利技术的另一要点在于吸附热泵，其特征在于在具有被吸附物、带吸附/解吸被吸附物的吸附材料的吸附/解吸部、连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的蒸发·冷凝的蒸发·冷凝部的吸附热泵上，该吸附材料是在骨架构造上含有铝和磷和杂原子的沸石。又，本专利技术的另一要点在于吸附热泵，其特征在于在具有(a)被吸附物、(b)带吸附/解吸被吸附物的吸附材料的吸附/解吸部、(c)连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的蒸发的蒸发部、以及(d)连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的冷凝的冷凝部的吸附热泵上，该吸附材料是在骨架构造上含有铝、磷以及硅的沸石，并且该沸石的29Si-NMR谱上的-108ppm～-123ppm的信号强度的积分强度面积，在-70ppm～-123ppm的信号强度的积分强度面积的10％以下。并且，本专利技术者们，着眼于热泵的吸附/解吸部的操作温度在被吸附物的吸附时和解吸时不同这点，努力研究的结果，获得以下的知识采用根据(1)吸附操作时的吸附/解吸部温度下的吸附等温线、以及(2)解吸操作时的吸附/解吸部温度下的解吸等温线求得的特定的吸附量差在某个范围的吸附材料的热泵，具有实际上有用的吸附性能，从而达成了本专利技术。即，本专利技术的其它要点如下一种吸附热泵，其特征在于在具有(a)被吸附物、(b)带吸附/解吸被吸附物的吸附材料的吸附/解吸部、(c)连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的蒸发的蒸发部、以及(d)连接该吸附/解吸部的进行被吸附物的冷凝的冷凝部的吸附热泵上，(1)吸附材料至少含有在骨架构造上包含铝和磷的沸石；(2)吸附材料是水蒸气吸附材料，该水蒸气吸附材料在吸附/解吸部的吸附操作时相对蒸气压φ2b在0.115以上0.18以下、吸附/解吸部的解吸操作时相对蒸气压φ1b在0.1以上0.14以下的区域，具有利用下式求出的吸附材料的吸附量差达到0.15g/g以上的范围，吸附量差＝Q2-Q1在此，Q1＝根据吸附/解吸部的解吸操作温度(T3)下测定的水蒸气解吸等温线求得的φ1b处的吸附量 Q2＝根据吸附/解吸部的吸附操作温度(T4)下测定的水蒸气吸附等温线求得的φ2b处的吸附量而φ1b(吸附/解吸部的解吸操作时相对蒸气压)＝冷却该冷凝器的制冷剂温度(T2)下的平衡水蒸气压/加热该吸附/解吸部的载热体温度(T1)下的平衡水蒸气压φ2b(吸附/解吸部的吸附操作时相对蒸气压)＝蒸发部生成的制冷温度(T0)下的平衡蒸气压/冷却该吸附/解吸部的制冷剂温度(T2)下的平衡蒸气压(在此，设T0＝5～10℃、T1＝T3＝90℃、T2＝T4＝40～45℃)。附图说明图1是吸附热泵的概念图。图2是实施例1的SAPO-34(UOP LLC制)的水蒸气吸附等温线(25℃)。图3是实施例1的SAPO-34(UOP LLC制)的29Si-MAS-NMR谱测定记录。图4是实施例2的沸石的水蒸气吸附等温线(25℃)。图5是实施例2的29的沸石的Si-MAS-NMR谱测定记录。图6是实施例3的沸石的水蒸气吸附等温线(25℃)。图7是实施例4的SAPO-34(UOP LLC制)的40℃下的吸附过程、90℃下的解吸过程的水蒸气吸附等温线。图8是实施例4的SAPO-34(UOP LLC制)的45℃下的吸附过程、90℃下的解吸过程的水蒸气吸附等温线。图9是参考例的沸石的水蒸气吸附等温线(25℃)。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸附材料的使用方法，包括加热具有被吸附物的吸附材料使被吸附物解吸、将干燥的吸附材料冷却到用于被吸附物的吸附的温度、以及再次用于被吸附物的吸附，其特征在于：（１）该吸附材料包含在骨架构造上含有铝和磷的沸石，（２）该吸附材料是水蒸汽吸附材料，在吸附／解吸部的吸附操作时相对蒸气压φ２ｂ在０．１１５以上０．１８以下、吸附／解吸部的解吸操作时相对蒸气压φ１ｂ在０．１以上０．１４以下的区域，具有利用下式求出的吸附材料的吸附量差达到０．１５ｇ／ｇ以上的范围：吸附量差＝Ｑ２－Ｑ１ ，其中，Ｑ１＝根据吸附／解吸部的解吸操作温度（Ｔ３）下测定的水蒸气解吸等温线求得的φ１ｂ处的吸附量，Ｑ２＝根据吸附／解吸部的吸附操作温度（Ｔ４）下测定的水蒸气吸附等温线求得的φ２ｂ处的吸附量，而φ１ｂ （吸附／解吸部的解吸操作时相对蒸气压）＝［冷却该冷凝器的制冷剂温度（Ｔ２）下的平衡水蒸气压］／［加热该吸附／解吸部的载热体温度（Ｔ１）下的平衡水蒸气压］，φ２ｂ（吸附／解吸部的吸附操作时相对蒸气压）＝［蒸发部生成的制冷温度（Ｔ０）下 的平衡蒸气压／冷却该吸附］／［解吸部的制冷剂温度（Ｔ２）下的平衡蒸气压］，（其中，设Ｔ０＝５～１０℃、Ｔ１＝Ｔ３＝９０℃、Ｔ２＝Ｔ４＝４０～４５℃）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：垣内博行，武胁隆彦，藤井克，山崎正典，宅见英昭，渡边展，稻垣孝治，小坂淳，井上诚司，井上哲，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]