空气调节用二氧化碳吸附材料、吸附器件和空气调节装置的制作方法

1.本发明涉及空气调节用二氧化碳吸附材料、吸附器件和空气调节装置。


背景技术：

2.已知有吸附或释放二氧化碳的二氧化碳吸附材料。如专利文献1所公开的那样，二氧化碳吸附材料例如存在于空气调节装置中，以控制空气中的二氧化碳浓度为目的而使用。在该空气调节装置中，吸入室内的空气，通过二氧化碳吸附材料，将二氧化碳除去，将空气清洁化。二氧化碳吸附材料在规定的时间释放二氧化碳而被再生。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2019－90546号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术问题
7.专利文献1所公开的二氧化碳吸附材料为了再生而需要加热。在该加热时，如果二氧化碳吸附材料发生收缩等变质(以下，也简称为变质。)，则吸附性能有可能降低。另外，对二氧化碳吸附材料希望二氧化碳吸附量的进一步增大。
8.因此，本发明的目的在于在反复吸附和释放二氧化碳的空气调节用二氧化碳吸附材料中，使二氧化碳吸附量增大，并且防止在通过加热使二氧化碳吸附材料再生时二氧化碳吸附材料发生变质。
9.用于解决技术问题的技术方案
10.根据本发明的发明人的研究结果，确认了在由如下的高分子化合物构成多孔状的二氧化碳吸附材料的情况下，能够大量地吸附气体所含的二氧化碳，并且能够在比较低的温度释放该高分子化合物所吸附的二氧化碳，该高分子化合物具有结合有包含胺基的官能团的化学结构，上述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上。本发明是基于这样的发现而完成的发明。
11.即，为了解决上述技术问题，本发明的一个方式涉及的空气调节用二氧化碳吸附材料包含如下的高分子化合物，该高分子化合物具有结合有包含胺基的官能团的化学结构，上述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上，该高分子化合物反复吸附二氧化碳且通过加热来释放二氧化碳，该二氧化碳吸附材料形成为多孔状，二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下的范围的值。
12.根据具有上述构成的二氧化碳吸附材料，通过如下的高分子化合物，能够大量地吸附二氧化碳，该高分子化合物具有结合有包含胺基的官能团的化学结构，上述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上。另外，由于二氧化碳吸附材料形成为多孔状，所以能够增大二氧化碳吸附材料对于二氧化碳的接触面积。由此，二氧化碳吸附材料能够吸附大量的二氧化碳。另外，该高分子化合物的二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下
的范围的值，因此能够在比较低的温度释放二氧化碳。因此，在再生二氧化碳吸附材料时，能够防止二氧化碳吸附材料由于加热而变质且吸附性能降低。
13.上述官能团中，上述胺基可以位于上述化学结构的支链的末端。由此，能够抑制由于高分子化合物的化学结构所引起的空间位阻而导致胺基难以吸附二氧化碳分子。因此，能够使二氧化碳更高效地吸附于二氧化碳吸附材料。
14.上述化学结构可以包含直接或间接地结合于上述胺基的芳香环。由此，由于芳香环的疏水性，即使亲水性的胺基吸附空气所含的水分子，也能够抑制妨碍二氧化碳吸附材料的二氧化碳吸附能力。另外，由于能够抑制胺基与水分子的过度的反应，所以在二氧化碳吸附材料的再生时能够使加热二氧化碳吸附材料的加热温度为低温。
15.在上述化学结构包含上述芳香环的情况下，上述官能团的分子量可以为70以上200以下的范围的值。由此，能够对胺基容易发挥芳香环带来的疏水性。另外，能够适度保持二氧化碳吸附材料中的胺基的密度。
16.上述高分子化合物可以至少包含聚苯乙烯系树脂的骨架。通过上述高分子化合物包含聚苯乙烯系树脂的骨架，能够进一步提高二氧化碳吸附材料的吸附性能。另外，由于聚苯乙烯的熔点比较高，所以通过高分子化合物包含聚苯乙烯系树脂的骨架，在二氧化碳吸附材料在空气调节装置中使用的温度范围中，能够以固体的状态使用二氧化碳吸附材料。由此，与例如二氧化碳吸附材料为液体等的情况相比，能够提高二氧化碳吸附材料的操作性。另外，能够抑制例如二氧化碳吸附材料在使用中挥发。另外，能够使二氧化碳吸附材料的表面形状变化，容易增大二氧化碳吸附材料对二氧化碳的接触面积。
17.胺载持量可以为2.0mmol/g以上的范围的值。由此，能够使二氧化碳吸附材料中存在大量的胺基。因此，能够进一步提高二氧化碳吸附材料的二氧化碳的吸附性能。
18.可以是平均粒径为300μm以上1.3mm以下的范围的值的粉体。由此，能够进一步增大二氧化碳吸附材料的比表面积。因此，能够使二氧化碳吸附材料容易接触二氧化碳。作为结果，能够良好地提高二氧化碳吸附材料的二氧化碳的吸附性能。另外，由于能够将二氧化碳吸附材料的平均粒径设定为比较大的值，所以例如在用支架保持粉体状的二氧化碳吸附材料而构成吸附器件的情况下，能够降低二氧化碳吸附材料通过支架的通气部分而脱落。由此，能够提高二氧化碳吸附材料的操作性。
19.10％变形时应力可以为5
×
106pa以上14
×
106pa以下的范围的值。由此，能够对二氧化碳吸附材料赋予适度的强度。因此，例如在使用二氧化碳吸附材料构成吸附器件时，能够防止因二氧化碳吸附材料的破裂或缺损等造成的脱落。另外，通过将该变形时应力设定为上述范围的值，能够以具有适度的密度的方式构成二氧化碳吸附材料。其结果，能够良好地维持二氧化碳吸附材料的多孔性。
20.本发明的一个方式的吸附器件具有上述任一种二氧化碳吸附材料。另外，本发明的一个方式的空气调节装置包括：上述吸附器件；送风机构，其产生通过上述吸附器件的气流；和再生机构，其使上述吸附器件内的上述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳而使上述二氧化碳吸附材料再生。
21.另外，在本发明的一个方式的上述二氧化碳吸附材料中，上述高分子化合物还反复吸附和释放水，通过加热释放二氧化碳和水的至少任一种，上述高分子化合物的二氧化碳释放量的峰值温度与上述高分子化合物的水释放量的峰值温度彼此不同。由此，能够利
用二氧化碳吸附材料的特性，将二氧化碳吸附材料控制为任意的温度，由此能够个别地调整室内的空气中的二氧化碳浓度和室内的空气的湿度。
22.上述高分子化合物的二氧化碳释放量的峰值温度可以为40℃以上80℃以下的范围的温度，上述高分子化合物的水释放量的峰值温度可以为20℃以上且低于40℃的范围的温度。由此，在比较低温的温度区域中，能够容易地在任意的温度分开进行从高分子化合物主要释放二氧化碳的二氧化碳吸附材料的控制和从高分子化合物主要释放水的二氧化碳吸附材料的控制。
23.本发明的一个方式的吸附器件具有空气调节用二氧化碳吸附材料。另外，本发明的一个方式的空气调节装置包括：上述吸附器件；送风机构，其产生通过上述吸附器件的气流；和再生机构，其使上述吸附器件内的上述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳和水而使上述二氧化碳吸附材料再生，上述再生机构将上述二氧化碳吸附材料在第一温度区域的温度加热而使上述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳，将上述二氧化碳吸附材料在第二温度区域加热而使上述二氧化碳吸附材料释放水。这种情况下，上述第一温度区域中的最低温度可以是比上述第二温度区域中的最高温度高的温度。
24.发明的效果
25.根据本发明的各方式，在反复吸附和释放二氧化碳的空气调节用二氧化碳吸附材料中，能够使二氧化碳吸附量增大，并且能够防止在通过加热使二氧化碳吸附材料再生时二氧化碳吸附材料变质。
附图说明
26.图1是第一实施方式涉及的空气调节装置的室内机的立体图。
27.图2是表示对图1的二氧化碳吸附材料的第一实施例通过ega测得的二氧化碳释放量的测定数据的图。
28.图3是表示对图1的二氧化碳吸附材料的第二实施例通过ega测得的二氧化碳释放量的测定数据的图。
29.图4是表示图1的二氧化碳吸附材料所含的高分子化合物的图。
30.图5是表示第二实施方式涉及的高分子化合物的图。
31.图6是表示第三实施方式涉及的高分子化合物的图。
32.图7是表示第四实施方式涉及的高分子化合物的图。
33.图8是表示第五实施方式涉及的高分子化合物的图。
34.图9是表示第六实施方式涉及的高分子化合物的图。
35.图10是表示第七实施方式涉及的高分子化合物的图。
36.图11是表示第八实施方式涉及的高分子化合物的图。
37.图12是表示第九实施方式涉及的高分子化合物的图。
38.图13是表示第十实施方式涉及的高分子化合物的图。
39.图14是第十一实施方式涉及的空气调节装置的功能框图。
40.图15是表示图14的空气调节装置的室外机的结构的示意图。
41.图16是表示图15的二氧化碳吸附材料的加热温度与水释放量的关系的曲线图。
42.图17是表示图15的二氧化碳吸附材料的加热温度与二氧化碳释放量的关系的曲
线图。
43.图18是表示第十一实施方式涉及的二氧化碳吸附材料的加热温度、从二氧化碳吸附材料的二氧化碳脱离速度、以及从二氧化碳吸附材料的水脱离速度的关系的图。
44.符号说明
45.1、101：空气调节装置；3：送风机构；4：吸附器件；5：二氧化碳吸附材料；6、106：再生机构；7、17、27、37、47、57、67、77、87、97：高分子化合物；7b、17b、27b、37b、47b、57b、67b、77b、87b、97b：官能团。
具体实施方式
46.以下，参照附图说明各实施方式。
47.(第一实施方式)
48.图1是第一实施方式涉及的空气调节装置1的室内机10的立体图。图1所示的空气调节装置1调整室内的空气中的二氧化碳浓度。即，空气调节装置1使室内的空气中的二氧化碳浓度增减。空气调节装置1作为一例，具有室内机10和未图示的室外机。在空气调节装置1中，制冷剂在室内机10与室外机之间循环。室内机10包括：使制冷剂与室内的空气进行热交换的热交换器2；和吸入室内的空气通过热交换器2进行热交换后排出的送风机构3。
49.另外，室内机10包括：具有空气调节用二氧化碳吸附材料5的吸附器件4；和使吸附器件4内的二氧化碳吸附材料5释放二氧化碳而使二氧化碳吸附材料5再生的再生机构6。室内机10如后所述，通过二氧化碳吸附材料5，从室内的空气中吸附二氧化碳将其除去。另外，室内机10通过再生机构6，使吸附于二氧化碳吸附材料5的二氧化碳释放，由此使二氧化碳吸附材料5再生。由此，空气调节装置1一边重复使用二氧化碳吸附材料5一边使其再生。
50.再生机构6通过加热二氧化碳吸附材料5使吸附于二氧化碳吸附材料5的二氧化碳释放。在本实施方式的空气调节装置1中，作为一例，热交换器2和送风机构3兼作为再生机构6。因此，空气调节装置1并不需要为了使二氧化碳吸附材料5再生而具有另外的再生机构。使二氧化碳吸附材料5再生时，热交换器2与制冷剂进行热交换而将空气加热。送风机构3将加热后的空气对吸附器件4进行送风。送风机构3作为一例包括风扇。
51.作为一例，吸附器件4配置在设置于室内机10内的空气流通管路的中途。送风机构3利用在空气流通管路流通的空气，产生通过吸附器件4的气流。吸附器件4载持二氧化碳吸附材料5。吸附器件4具有能够将二氧化碳吸附材料5与空气可接触地保持的支架。吸附器件4是除去空气中的二氧化碳的过滤器。
52.二氧化碳吸附材料5包含反复吸附二氧化碳且通过加热而释放二氧化碳的高分子化合物7(参照图4)。二氧化碳吸附材料5形成为多孔状。二氧化碳吸附材料5通过化学吸附来吸附二氧化碳。二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量作为一例为0.06mol/kg以上3.91mol/kg以下的范围的值。另外，在另一个例子中，二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量为2.0mol/kg以上3.91mol/kg以下的范围的值。另外，在另一个例子中，二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量为2.79mol/kg以上3.91mol/kg以下的范围的值。
53.二氧化碳吸附材料5在将加热温度缓慢从低温域提高到高温域时具有二氧化碳释放量达到最大值的峰值温度。二氧化碳吸附材料5的二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下的范围的值。这里，图2是表示对图1的二氧化碳吸附材料5的第一实施例通过发生气体分
析法(ega－ms)测得的二氧化碳释放量的测定数据的图。图3是表示对图1的二氧化碳吸附材料5的第二实施例通过ega测得的二氧化碳释放量的测定数据的图。图2和图3的纵轴以相对于基准值的相对值的比例尺表示。如图2和图3所例示的那样，表示20℃以上100℃以下的范围中的二氧化碳吸附材料5的二氧化碳释放量的曲线例如为平缓的抛物线状的曲线，具有单一峰值。该峰值温度例如如图2和图3所示，能够通过发生气体分析法来确认。二氧化碳吸附材料5的二氧化碳释放量达到最大值的峰值温度例如能够通过改变后述的二氧化碳吸附材料5所含的高分子化合物7的官能团、二氧化碳吸附材料5的细孔容积、或者二氧化碳吸附材料5的比表面积来调整。二氧化碳吸附材料5通过在比较低的温度(作为一例，为40℃以上100℃以下的范围的温度)加热，来释放所吸附的二氧化碳。这样，二氧化碳吸附材料5能够在低温再生，因此能够降低再生所需要的能量。另外，能够防止由于加热而导致二氧化碳吸附材料5的吸附性能降低。另外，能够抑制由于加热二氧化碳吸附材料5的加热温度使室内机10受到影响。此外，关于二氧化碳释放量的具体的峰值温度值，在第十一实施方式中进行说明。另外，高分子化合物7如第十一实施方式中具体提到的那样，还具有反复吸附和释放水的特性。
54.作为一例，二氧化碳吸附材料5为包含多个球状颗粒的粉体。本实施方式的二氧化碳吸附材料5是平均粒径为300μm以上1.3mm以下的范围的值的粉体。这里所说的粉体中也包括能够辨识颗粒的程度的粒径比较大的粉粒体。例如，二氧化碳吸附材料5的平均粒径越大，则操作性越高。另外，例如，平均粒径越小，二氧化碳吸附材料5的比表面积越高。这里，平均粒径能够通过库尔特计数法、激光衍射法、图像解析法等进行测定。例如利用库尔特计数法，平均粒径可以作为50％体积平均粒径进行计算。
55.另外，二氧化碳吸附材料5的细孔容积为0.2ml/g以上的范围的值。由此，能够确保细孔容积大到一定程度，能够容易地将二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量设定为2mol/kg以上的丰富的量。另外，该细孔容积的上限值例如为2ml/g。另外，二氧化碳吸附材料5的细孔径为1nm以上200nm以下的范围的值。另外，二氧化碳吸附材料5的体积密度为0.3g/cm3以上0.9g/cm3以下的范围的值。另外，二氧化碳吸附材料5的比表面积为6m2/g以上100m2/g以下的范围的值。
56.另外，本实施方式的二氧化碳吸附材料5的10％变形时应力为5
×
106pa以上14
×
106pa以下的范围的值。这里所说的10％变形时应力是指对于粒径的10％的压缩位移的变形强度。二氧化碳吸附材料5的10％变形时应力例如能够用以下的方法测定。在测定时，在湿度保持为20％以下的干燥器内常温干燥而成为干燥状态，将从该干燥器中取出5天以内的二氧化碳吸附材料5的颗粒作为测定对象。使用微小粒压碎力测定装置(nanoseedz公司制“ns－a100型”)，将二氧化碳吸附材料5的颗粒散布在载台上，用压碎针将颗粒压碎，测量颗粒的压缩位移和试验力。此时，基于根据jis z 8844：2019的方法，测定二氧化碳吸附材料5的颗粒的粒径变化10％时的试验力。然后，使用该测定值，根据以下的式1，求出10％变形时应力。
57.[式1]
[0058]
10％变形时应力(pa)＝颗粒的粒径变化10％时的试验力(n)/由压缩前测定的颗粒的粒径求出的当量圆的面积(m2)
[0059]
二氧化碳吸附材料5通过10％变形时应力为5
×
106pa以上14
×
106pa以下的范围的
值，在构成为粉体状时，不易从吸附器件4落粉，且构成为多孔性不易降低的密度。
[0060]
这里所说的干燥状态是指如上所述，在保持为湿度20％以下的干燥器内进行常温干燥，从该干燥器中取出5天以内的状态。换言之，干燥状态是指在干燥器内在常温且湿度20％的气氛下干燥的二氧化碳吸附材料5的状态。另外，常温是指jis z 8703：1983所规定的5℃以上35℃以下的范围的温度。
[0061]
图4是表示图1的二氧化碳吸附材料5所含的高分子化合物7的图。在图4中，将高分子化合物7的结构包括部分化学结构在内进行了示意性图示。如图4所示，二氧化碳吸附材料5包含如下的高分子化合物7，该高分子化合物7具有结合有包含至少为伯胺基(选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上)的胺基的官能团7b的化学结构。具体而言该高分子化合物7具有形成分子骨架的基材7a、和与基材7a化学结合且包含胺基的官能团7b。胺基例如希望为伯胺基，也可以为仲胺基。本实施方式的官能团7b作为一例包含ch2－nh2基。在本实施方式中，官能团7b作为侧链与基材7a的主链结合。基材7a包含由1种以上的树脂构成的树脂骨架。本实施方式的基材7a作为该树脂骨架，至少包含聚苯乙烯(ps)系树脂的骨架。如上所述，由于二氧化碳吸附材料5形成为多孔状，所以在其细孔内也存在官能团7b。由此，二氧化碳吸附材料5在细孔内也吸附二氧化碳。
[0062]
本实施方式的官能团7b中，胺基位于高分子化合物7的化学结构中的支链的末端。另外，高分子化合物7的化学结构包含与胺基直接或间接地结合的芳香环(作为一例为苯环)。在二氧化碳吸附材料5中，由于芳香环的疏水性，能够实现水分子不过度与胺基结合。例如，芳香环与胺基的距离越近越好。上述支链可以来自高分子化合物7的化学结构所具有的主链(例如基材7a的主链)或侧链的任意一者。图4所示的本实施方式的高分子化合物7换而言之为在基材7a上结合有苯甲胺(bza)的固体高分子。使用了该高分子化合物7的二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量为2.79mol/kg以上3.91mol/kg以下的范围的值。
[0063]
高分子化合物7具有在构成分子骨架的基材7a经由具有比胺基高的疏水性的疏水性基团(作为一例为芳香环)结合有胺基的结构。因此，二氧化碳吸附材料5通过该疏水基的作用，能够在比较低的温度再生。另外，二氧化碳吸附材料5在空气调节装置1的驱动温度范围内保持为固体。因此，二氧化碳吸附材料5即使在再生时被加热，也可以防止胺基的分解和挥发。另外，由于在空气调节装置1的驱动温度范围内，二氧化碳吸附材料5保持为固体，所以不需要例如用于结合保持高分子化合物7的粘合剂。由此，能够避免二氧化碳吸附材料5的细孔被粘合剂堵塞而二氧化碳吸附材料5的吸附性能降低。
[0064]
本实施方式的二氧化碳吸附材料5的胺载持量为2.0mmol/g以上的范围的值。另外，在另一个例子中，二氧化碳吸附材料5的胺载持量为2.5mmol/g以上的范围的值。由此，二氧化碳吸附材料5能够实现二氧化碳吸附量的提高。二氧化碳吸附材料5的胺载持量例如能够通过滴定等的定量分析法或chn元素分析法来测定。
[0065]
具体而言在chn元素分析法中，用氧使测定对象燃烧，产生h2o、co2和no
x
。另外，将no
x
还原成n2。然后，将h2o、co2、n2的各气体通过色谱柱分离后导入检测器(tcd)。由此，对测定对象的碳、氢和氮的含量进行测定，算出胺载持量。这里，在chn元素分析法中，在胺基为nh2基的情况下，根据以下的式2和3计算胺载持量。
[0066]
[式2]
[0067]
测定对象的伯胺含量(质量％)＝测定对象的氮含量(质量％)
×
16(nh2分子量)/
{14(氮原子量)
×
官能团中的氮原子数}
[0068]
[式3]
[0069]
胺载持量(mmol/g)＝测定对象的伯胺含量(质量％)/{16(nh2分子量)
×
100}
×
1000
[0070]
二氧化碳吸附材料5希望以较大的面积与气体接触的方式被吸附器件4保持。因此，在吸附器件4也可以形成以使二氧化碳吸附材料5与气体(空气)连续地接触的方式使气体流通的流路。
[0071]
空气调节装置1作为一例，以降低室内的空气中的二氧化碳浓度的第一模式和增大室内的空气中的二氧化碳浓度的第二模式的任一种模式驱动。在第一模式下的驱动时，在室内机10中，室内的空气通过送风机构3向二氧化碳吸附材料5送风。由此，二氧化碳吸附材料5吸附空气所含的二氧化碳。通过二氧化碳吸附材料5吸附室内的二氧化碳，室内的二氧化碳浓度例如减少到1000ppm以下。另外，在第二模式下的驱动时，二氧化碳吸附材料5通过再生机构6而被再生，释放二氧化碳。由此，室内的二氧化碳浓度上升。
[0072]
如以上所说明的那样，根据具有上述构成的空气调节用二氧化碳吸附材料5，通过具有结合有包含胺基的官能团7b的化学结构的高分子化合物7，能够大量地吸附二氧化碳，上述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上。另外，由于二氧化碳吸附材料5形成为多孔状，所以能够增大二氧化碳吸附材料5对二氧化碳的接触面积。由此，二氧化碳吸附材料5能够吸附大量的二氧化碳。另外，该高分子化合物7由于二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下的范围的值，所以能够以比较低的温度释放二氧化碳。因此，在使二氧化碳吸附材料5再生时，能够防止由于二氧化碳吸附材料5被加热而变质，吸附性能降低。
[0073]
另外，高分子化合物7的官能团7b中，胺基位于高分子化合物7的化学结构中的支链的末端。由此，能够抑制由于高分子化合物7的化学结构所造成的空间位阻而导致胺基难以吸附二氧化碳分子。因此，能够使二氧化碳吸附材料5更高效地吸附二氧化碳。
[0074]
另外，上述化学结构包含与胺基直接或间接地结合的芳香环。由此，通过芳香环的疏水性，即使亲水性的胺基吸附了空气所含的水分子，也能够抑制妨碍二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附能力。另外，由于能够抑制胺基与水分子的过度的反应，所以能够使在二氧化碳吸附材料5的再生时加热二氧化碳吸附材料5的加热温度为低温。
[0075]
另外，高分子化合物7中，官能团7b的分子量为70以上200以下的范围的值。由此，能够容易对胺基发挥芳香环带来的疏水性。另外，能够适度保持二氧化碳吸附材料5中的胺基的密度。另外，通过使官能团7b的分子量的下限值为70以上，能够容易将二氧化碳吸附材料5的二氧化碳吸附量设定为2mol/kg以上的丰富的量。
[0076]
另外，高分子化合物7至少包含聚苯乙烯系树脂的骨架。由此，能够进一步提高二氧化碳吸附材料5的吸附性能。另外，由于聚苯乙烯的熔点比较高，所以通过高分子化合物7包含聚苯乙烯系树脂的骨架，在二氧化碳吸附材料5在空气调节装置1中使用的温度范围内，能够以固体的状态使用二氧化碳吸附材料5。由此，与例如二氧化碳吸附材料5为液体等的情况相比，能够提高二氧化碳吸附材料5的操作性。另外，能够抑制例如二氧化碳吸附材料5在使用中挥发。另外，使二氧化碳吸附材料5的表面形状变化，能够容易增大二氧化碳吸附材料5对二氧化碳的接触面积。
[0077]
另外，本实施方式的二氧化碳吸附材料5的胺载持量为2.0mmol/g以上的范围的
值。由此，能够使二氧化碳吸附材料5中存在丰富的胺基。因此，能够进一步提高二氧化碳吸附材料5的二氧化碳的吸附性能。
[0078]
另外，作为一例，二氧化碳吸附材料5是平均粒径为300μm以上1.3mm以下的范围的值的粉体。由此，能够进一步增大二氧化碳吸附材料5的比表面积。因此，能够使二氧化碳吸附材料5容易接触二氧化碳。作为结果，能够良好地提高二氧化碳吸附材料5的二氧化碳的吸附性能。另外，由于能够将二氧化碳吸附材料5的平均粒径设定成比较大的值，所以例如在用支架保持粉体状的二氧化碳吸附材料5构成吸附器件4的情况下，能够降低二氧化碳吸附材料5通过支架的通气部分而脱落。因此，能够提高二氧化碳吸附材料5的操作性。
[0079]
另外，二氧化碳吸附材料5作为一例，10％变形时应力为5
×
106pa以上14
×
106pa以下的范围的值。由此，能够对二氧化碳吸附材料5赋予适度的强度。因此，例如在使用二氧化碳吸附材料5构成吸附器件4时，能够防止二氧化碳吸附材料5的破裂或缺损等造成的脱落。另外，通过将该变形时应力设定为上述范围的值，能够以具有适度的密度的方式构成二氧化碳吸附材料5。其结果，能够良好地维持二氧化碳吸附材料5的多孔性。
[0080]
此外，在通过空气调节装置1持续将室内的二氧化碳浓度维持为低浓度的情况下，在二氧化碳吸附材料5的再生时产生的二氧化碳也可以被排出到室外。以下，例示二氧化碳吸附材料5所包含的高分子化合物涉及的其他的实施方式。
[0081]
(第二～第九实施方式)
[0082]
图5是表示第二实施方式涉及的高分子化合物17的图。图5所示的高分子化合物17具有构成分子骨架的基材17a、和包含官能团17b的直链状的侧链。基材17a作为树脂骨架，至少包含聚苯乙烯(ps)系树脂的骨架。高分子化合物17中，至少为伯胺基的胺基位于高分子化合物17的化学结构中的支链的末端。因此，高分子化合物17与高分子化合物7同样，能够抑制由于化学结构的空间位阻导致二氧化碳分子难以靠近胺基，能够容易发挥二氧化碳的吸附性能。
[0083]
图6是表示第三实施方式涉及的高分子化合物27的图。图7是表示第四实施方式涉及的高分子化合物37的图。图8是表示第五实施方式涉及的高分子化合物47的图。高分子化合物27、37、47中，各官能团27b、37b、47b包含作为叔胺基的胺基。
[0084]
图9是表示第六实施方式涉及的高分子化合物57的图。图10是表示第七实施方式涉及的高分子化合物67的图。高分子化合物57、67中，各官能团57b、67b包含作为伯胺基的胺基，但高分子化合物57、67的化学结构不含芳香环。高分子化合物57、67中，各胺基位于高分子化合物57、67的化学结构中的支链的末端。
[0085]
图11是表示第八实施方式涉及的高分子化合物77的图。高分子化合物77在其一部分包含图11所示的化学结构。高分子化合物77的官能团77b包含作为伯胺基的胺基，但胺基位于高分子化合物77的化学结构中的支链的中途。该支链可以为直链状，还可以分支为其他的支链。
[0086]
图12是表示第九实施方式涉及的高分子化合物87的图。图13是表示第十实施方式涉及的高分子化合物97的图。高分子化合物87、97具有包含聚氨酯(pu)系树脂的树脂骨架。高分子化合物87的官能团87b包含作为伯胺基的胺基。高分子化合物97的官能团97b包含作为仲胺基的胺基。如高分子化合物97这样，官能团97b也可以具有包含胺基的氮原子的杂环结构。
[0087]
(第十一实施方式)
[0088]
图14是第十一实施方式涉及的空气调节装置101的功能框图。图15是表示图14的空气调节装置101的室外机110的结构的示意图。如图14和图15所示，空气调节装置101具有室内机108和室外机110。室内机108的热交换器109和室外机110的热交换器2通过使制冷剂循环的配管r1、r2连接。室外机110具有吸附器件4。在室外机110以与吸附器件4的二氧化碳吸附材料5可接触的方式导入外部气体。
[0089]
室外机110使用二氧化碳吸附材料5，调整从室内机108送来的导入空气(室内的空气)的二氧化碳浓度，将二氧化碳浓度调整后的空气向室内机108排出。室内机108将从室外机110送来的二氧化碳浓度调整后的空气排出到室内。在该二氧化碳浓度的调整中，在使导入空气的二氧化碳浓度减少的情况下，二氧化碳吸附材料5所吸附的二氧化碳例如从室外机110被释放到外部气体中。进而，室外机110使用二氧化碳吸附材料5，从外部气体吸附水分后，通过所吸附的水分将外部气体加湿进行湿度调整。室外机110将加湿的外部气体向室内机108排出。室内机108将从室外机110送来的加湿后的外部气体排出到室内。此外，室外机110也可以将从室内机108送来的导入空气(室内的空气)加湿，将该加湿后的空气向室内机108排出。
[0090]
本实施方式的二氧化碳吸附材料5包含与第一实施方式同样的高分子化合物7。该高分子化合物7具有根据温度条件，反复吸附和释放二氧化碳，并且反复吸附和释放水的特性。即高分子化合物7通过加热，释放二氧化碳和水的至少任一种。包含高分子化合物7的二氧化碳吸附材料5具有在第一温度区域中，释放所吸附的二氧化碳，在第二温度区域中，释放水的温度特性。空气调节装置101利用二氧化碳吸附材料5的该温度特性，通过将二氧化碳吸附材料5控制在任意的温度，能够个别地调整室内空气中的二氧化碳浓度和室内空气的湿度。
[0091]
具体而言，空气调节装置101具有与空气调节装置1同样的送风机构3。另外，空气调节装置101具有再生机构106。送风机构3和再生机构106配置于室外机110。再生机构106使吸附器件4内的二氧化碳吸附材料5释放二氧化碳和水，使二氧化碳吸附材料5再生。再生机构106将二氧化碳吸附材料5在第一温度区域的温度加热，使二氧化碳吸附材料5释放二氧化碳。另外，再生机构106将二氧化碳吸附材料5在第二温度区域加热，使二氧化碳吸附材料5释放水。这里作为一例，第二温度区域是与第一温度区域不同的温度区域。作为另外一例，第一温度区域中的最低温度是比第二温度区域中的最高温度高的温度。
[0092]
本实施方式的再生机构106包括：对室外机110具有的吸附器件4中的二氧化碳吸附材料5进行温度调整的温度调整机构111；探测二氧化碳吸附材料5的温度的温度探测部112；和根据用户的设定和温度探测部112的探测信号来控制温度调整机构111的控制部113。温度探测部112作为一例包含温度传感器。
[0093]
温度调整机构111作为一例，包含加热器和风扇，使二氧化碳吸附材料5的温度升降。控制部113通过具有包含cpu等的处理器和包含rom、ram等的存储介质的电脑来实现。上述存储介质中存储有用于cpu控制温度调整机构111的控制程序。
[0094]
本实施方式中，作为高分子化合物7的二氧化碳释放量成为最大值时的温度的二氧化碳释放量的峰值温度为40℃以上80℃以下的范围的温度。另外，作为高分子化合物7的水释放量成为最大值时的温度的水释放量的峰值温度为20℃以上且低于40℃的范围的温
度。这里，“二氧化碳释放量”是指释放二氧化碳分子的数量(分子的数量)。另外“水释放量”是指释放水分子的数量(分子的数量)。
[0095]
图16是表示图15的二氧化碳吸附材料5的加热温度与水释放量的关系的曲线图。图17是表示图15的二氧化碳吸附材料5的加热温度与二氧化碳释放量的关系的曲线图。在图16和图17中，表示基于发生气体分析法，以每1分钟5℃的温度上升加热二氧化碳吸附材料5的结果，并且以相对值表示纵轴的水释放量和二氧化碳释放量。
[0096]
在图16和图17所示的例子中，二氧化碳吸附材料5(高分子化合物7)的水释放峰值温度为20℃以上且低于40℃的范围的温度(这里约为35℃)。另外，二氧化碳吸附材料5(高分子化合物7)的二氧化碳释放峰值温度为40℃以上80℃以下的范围的温度(这里约为60℃)。这样在二氧化碳吸附材料5中，高分子化合物7的二氧化碳释放峰值温度与高分子化合物7的水释放量峰值温度彼此不同。在本实施方式中，作为一例，根据包含二氧化碳释放峰值温度的温度范围，第一温度区域被设定为40℃以上80℃以下的范围。作为另外一例，根据包含水释放峰值温度的温度范围，第二温度区域被设定为20℃以上低于40℃的范围。
[0097]
图18是表示第十一实施方式涉及的二氧化碳吸附材料5(高分子化合物7)的加热温度、从二氧化碳吸附材料5的二氧化碳脱离速度、以及从二氧化碳吸附材料5的水脱离速度的关系的图。这里所说的二氧化碳脱离速度是高分子化合物7每1小时脱离的二氧化碳的摩尔数，水脱离速度是高分子化合物7每1小时脱离的水的重量。如图18所示，在二氧化碳吸附材料5的加热温度约为20℃以上且低于40℃的范围的温度的情况下，二氧化碳吸附材料5比二氧化碳优先释放水。另外，在二氧化碳吸附材料5(高分子化合物7)的加热温度约为40℃以上的范围的温度的情况下，二氧化碳吸附材料5在温度上升的初期与二氧化碳一起释放水。然后，二氧化碳吸附材料5随着加热温度上升越接近60℃，相比于水分子的释放量的增加倾向，二氧化碳分子的释放量的增加倾向越变得更加显著。
[0098]
在具有以上的构成的空气调节装置101的驱动时，例如根据用户的设定，以二氧化碳吸附材料5的温度成为与第一温度区域和第二温度区域的各自不同的第三温度区域(这里为－30℃以上且低于20℃的范围的温度区域)的温度的方式，在再生机构106中，控制部113控制温度调整机构111。由此，二氧化碳吸附材料5的高分子化合物7吸附二氧化碳和水。此时，空气调节装置101以减少室内的空气中的二氧化碳浓度和湿度的第一模式驱动。
[0099]
另外，空气调节装置101根据用户的设定，以二氧化碳吸附材料5的温度成为40℃以上80℃以下的第一温度区域的温度(例如60℃)的方式，在再生机构106中，控制部113控制温度调整机构111。温度调整机构111调整后的温度根据温度探测部112的探测信号被控制部113监视。由此，二氧化碳吸附材料5的高分子化合物7释放二氧化碳。此时，空气调节装置101以增大室内的空气中的二氧化碳浓度的第二模式驱动。
[0100]
另外，空气调节装置101根据用户的设定，以二氧化碳吸附材料5的温度作为一例成为20℃以上且低于40℃的第二温度区域的温度(例如35℃)的方式，在再生机构106中，控制部113控制温度调整机构111。由此，二氧化碳吸附材料5的高分子化合物7相比于二氧化碳优先释放水。此时，空气调节装置101以增大室内的空气的湿度的第三模式驱动。
[0101]
即使在这样的空气调节装置101中，也发挥与空气调节装置1同样的效果。此外，在第三模式中，能够使用包含高分子化合物7的二氧化碳吸附材料5，得到室内的空气的加湿效果。
[0102]
另外，本实施方式的空气调节装置101中，高分子化合物7的二氧化碳释放量的峰值温度为40℃以上80℃以下的范围的温度，高分子化合物7的水释放量的峰值温度为20℃以上且低于40℃的范围的温度。因此，在温度比较低的温度区域中，能够容易在任意的温度分开进行从高分子化合物7主要释放二氧化碳的二氧化碳吸附材料5的控制、和从高分子化合物7主要释放水的二氧化碳吸附材料5的控制。此外，在第十一实施方式中，例示了使用高分子化合物7的构成，但在使用高分子化合物17、27、37、47、57、67、77、87、97的情况下，也能够期待与使用高分子化合物7的情况同样的效果。另外，上述第一～第三温度区域的各温度范围为例示，例如能够根据空气调节装置101的规格、二氧化碳吸附材料5所使用的高分子化合物的种类等适当调整。
[0103]
接下来，说明本实施方式的变形例。在该变形例中，第一温度区域与第二温度区域的至少一部分范围重叠。作为另外一例，第一温度区域的最低温度是比第二温度区域的最高温度低的温度。这种情况下，在第二模式时，二氧化碳吸附材料5的高分子化合物7有时与二氧化碳一起释放水。在这样的本变形例中，能够分成将二氧化碳吸附材料5在第一温度区域加热释放二氧化碳的第二模式、和将二氧化碳吸附材料5在第二温度区域加热主要释放水的第三模式，驱动空气调节装置101。
[0104]
本发明不限定于上述各实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，变更、追加或删除其构成。空气调节用二氧化碳吸附材料以及空气调节装置的各用途不限定于室内用途，例如也可以是工厂的排气处理用途、农业设施用途、车载用途等其他用途。在吸附材料为粉体的情况下，吸附材料的颗粒的形状或尺寸可以相同也可以不同。另外，在空气调节装置具有二氧化碳吸附材料的情况下，室内机和室外机的任意者可以具有二氧化碳吸附材料。

技术特征：
1.一种空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：包含如下的高分子化合物，该高分子化合物具有结合有包含胺基的官能团的化学结构，所述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上，该高分子化合物反复吸附且通过加热释放二氧化碳，所述二氧化碳吸附材料形成为多孔状，二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下的范围的值。2.如权利要求1所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述官能团中，所述胺基位于所述化学结构的支链的末端。3.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述化学结构包含与所述胺基直接或间接地结合的芳香环。4.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述官能团的分子量为70以上200以下的范围的值。5.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述高分子化合物至少包含聚苯乙烯系树脂的骨架。6.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：胺载持量为2.0mmol/g以上的范围的值。7.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：其是平均粒径为300μm以上1.3mm以下的范围的值的粉体。8.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：10％变形时应力为5
×
106pa以上14
×
106pa以下的范围的值。9.一种吸附器件，其特征在于：具有权利要求1～8中任一项所述的空气调节用二氧化碳吸附材料。10.一种空气调节装置，其特征在于，包括：权利要求9所述的吸附器件；送风机构，其产生通过所述吸附器件的气流；和再生机构，其使所述吸附器件内的所述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳，使所述二氧化碳吸附材料再生。11.如权利要求1或2所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述高分子化合物还反复吸附和释放水，通过加热来释放二氧化碳和水的至少任一种，所述高分子化合物的二氧化碳释放量的峰值温度与所述高分子化合物的水释放量的峰值温度彼此不同。12.如权利要求11所述的空气调节用二氧化碳吸附材料，其特征在于：所述高分子化合物的二氧化碳释放量的峰值温度为40℃以上80℃以下的范围的温度，所述高分子化合物的水释放量的峰值温度为20℃以上且低于40℃的范围的温度。13.一种吸附器件，其特征在于：具有权利要求11或12所述的空气调节用二氧化碳吸附材料。14.一种空气调节装置，其特征在于，包括：权利要求13所述的吸附器件；
送风机构，其产生通过所述吸附器件的气流；和再生机构，其使所述吸附器件内的所述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳和水，使所述二氧化碳吸附材料再生，所述再生机构将所述二氧化碳吸附材料在第一温度区域的温度加热，使所述二氧化碳吸附材料释放二氧化碳，将所述二氧化碳吸附材料在第二温度区域加热，使所述二氧化碳吸附材料释放水。15.如权利要求14所述的空气调节装置，其特征在于：所述第一温度区域中的最低温度是比所述第二温度区域中的最高温度高的温度。

技术总结
本发明要解决的技术问题在于在反复吸附和释放二氧化碳的空气调节用二氧化碳吸附材料中，使二氧化碳吸附量增大，并且防止在通过加热使二氧化碳吸附材料再生时二氧化碳吸附材料变质。解决手段为一种空气调节用二氧化碳吸附材料，其包含如下的高分子化合物，该高分子化合物具有结合有包含胺基的官能团的化学结构，上述胺基为选自伯胺基、仲胺基、叔胺基和季铵基中的1种以上，该高分子化合物反复吸附且通过加热释放二氧化碳。该吸附材料形成为多孔状，二氧化碳释放量的峰值温度为100℃以下的范围的值。的范围的值。的范围的值。


技术研发人员：明山悠香子 香村明子 信长贤辉
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2023/7/25