CN112169533A - 可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器 - Google Patents

可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器，包括：混合的胺类物质和导磁物质，且所述导磁物质在所述吸附材料中均匀分布；其中，所述胺类物质用于吸附空气中的二氧化碳，所述导磁物质用于在交变磁场的作用下加热所述胺类物质，以使得被吸附的所述二氧化碳从所述胺类物质上脱附。通过上述方式，本申请能够使胺类物质在加热再生过程中受热均匀。

Description

可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器
技术领域
本申请属于气体净化技术领域，具体涉及一种可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器。
背景技术
随着社会的发展，建筑物的保温性和密封性越来越高，虽然可以防止室外过冷或过热的空气影响室内适宜的温度，达到节约制热或制冷能耗的目的，但是同时也严重影响了室内的通风换气。在密闭空间中由于人员呼吸等原因，二氧化碳浓度会不断升高。研究发现，当二氧化碳浓度大于2000ppm时，人会出现头昏脑胀、思维迟钝等二氧化碳中毒症状。国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)标明室内空气中二氧化碳浓度不应超过1000ppm。
目前一般采用胺类物质来吸附空气中的二氧化碳，通过加热的方式使被吸附的二氧化碳与胺类物质脱附，以再生胺类物质。但是，目前再生方式中存在胺类物质受热不均匀，局部过高热量可能永久破坏胺类物质的情形。
发明内容
本申请提供了一种可再生的吸附材料、吸附装置及家用电器，能够使胺类物质在加热再生过程中受热均匀。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种可再生的吸附材料，包括：混合的胺类物质和导磁物质，且所述导磁物质在所述吸附材料中均匀分布；其中，所述胺类物质用于吸附空气中的二氧化碳，所述导磁物质用于在交变磁场的作用下加热所述胺类物质，以使得被吸附的所述二氧化碳从所述胺类物质上脱附。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种吸附装置，包括：吸附组件，包括壳体以及位于所述壳体内部的上述任一实施例中所述的吸附材料，其中，所述壳体包括相对设置的第一端和第二端、以及位于所述第一端和所述第二端之间的侧壁；加热组件，包括线圈，绕设在所述壳体的所述侧壁***。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种家用电器，包括上述任一实施例中所述的吸附装置。
区别于现有技术情况，本申请的有益效果是：本申请所提供的可再生的吸附材料中包含混合的胺类物质和导磁物质，且导磁物质在吸附材料中均匀分布。该胺类物质可以吸附空气中的二氧化碳，导磁物质可以在交变磁场的作用下加热胺类物质，以使得被吸附的二氧化碳从胺类物质上脱附。一方面，由于导磁物质在吸附材料中均匀分布，可以使得不同区域的吸附材料之间的温度偏差较小，不同区域的吸附材料之间受热均匀，降低局部热量过高导致永久破坏胺类物质的情形，提升吸附材料的效率和稳定性，且延长吸附材料的使用寿命。另一方面，上述利用电磁感应加热的方式，具有升温速度快的优点，且由于导磁物质对胺类物质直接进行加热，因而能量利用率非常高，还可实现节能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本申请吸附装置一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
为了解决目前再生方式中存在胺类物质受热不均匀的问题，本申请先对可再生的吸附材料进行改进。具体而言，本申请所提供的吸附材料包括混合的胺类物质和导磁物质，该导磁物质可以在吸附材料中均匀分布；其中，胺类物质用于吸附空气中的二氧化碳，导磁物质用于在交变磁场的作用下加热胺类物质，以使得被吸附的二氧化碳从胺类物质上脱附。当然，胺类物质除了可以吸附空气中的二氧化碳外，还可吸收空气中的二氧化硫等。
一方面，由于导磁物质在吸附材料中均匀分布，可以使得不同区域的吸附材料之间的温度偏差较小，不同区域的吸附材料之间受热均匀，降低局部热量过高导致永久破坏胺类物质的情形，提升吸附材料的效率和稳定性，且延长吸附材料的使用寿命。另一方面，上述利用电磁感应加热的方式，具有升温速度快的优点，且由于导磁物质对胺类物质直接进行加热，因而能量利用率非常高，还可实现节能的目的。
在一个实施方式中，上述胺类物质包括固态胺，导磁物质包括金属和石墨中的至少之一，金属可以为铁、镍、铜中至少一种。其中，固态胺包括聚苯乙烯经氯甲基化后再接枝二乙撑三胺或三乙烯四胺而形成的树脂、气相二氧化硅(或者沉淀二氧化硅)负载聚乙烯亚胺(PEI)、四乙烯五胺(TEPA)中至少一种。上述固态胺具有较好的热稳定性，当固态胺与导磁物质混合均匀形成颗粒状的吸附材料时，其易于与导磁物质分散均匀。上述类型的导磁物质具有较高的热导率，可以快速将热量传导至周围的固态胺，以实现对固态胺快速加热，以提高再生效率。
在又一个实施方式中，吸附材料除了包括上述胺类物质和导磁物质外，还可以包括粘结剂，该粘结剂可以为环氧树脂等有机物，或者，该粘结剂可以为高岭土、凹凸棒土等无机物，其可以将胺类物质与导磁物质粘结在一起。其中，胺类物质的质量占吸附材料总质量的45％-90％(例如，50％、60％、70％、80％等)，导磁物质的质量占吸附材料总质量的5％-30％(例如，10％、20％等)，粘结剂的质量占吸附材料总质量的5％-25％(例如，10％、15％、20％等)。上述粘结剂可以使得胺类物质和导磁物质之间结合更为紧密；且上述比例范围的设置可以使得吸附材料的吸附能力和再生速度较为平衡。
进一步，胺类物质的质量占吸附材料总质量的65％-85％(例如，68％、73％、83％等)，导磁物质的质量占吸附材料总质量的10％-20％(例如，12％、14％等)，粘结剂的质量占吸附材料总质量的5％-15％(例如，8％、12％等)。上述比例范围的设置可以使得吸附材料的吸附能力和再生速度达到一个最佳平衡状态。
在又一个实施方式中，上述吸附材料为胺类物质和导磁物质形成的颗粒状，或者，上述吸附材料为胺类物质、导磁物质和粘结剂形成的颗粒状。吸附材料的长度在1-20mm(例如，5mm、10mm、15mm等)，吸附材料在垂直于其长度方向上的横截面的直径或边长在1-5mm(例如，2mm、4mm等)。上述吸附材料可以为圆柱形、棱柱形等。上述尺寸范围的设计方式可以使得吸附材料在填充于某个壳体内形成吸附组件时，吸附材料之间可以形成多个气体通道，气体可以较为容易地从进风口移动至出风口，风阻较小。
较佳地，吸附材料为颗粒状，吸附材料的长度在2-3.5mm(例如，2.5mm、3mm等)，吸附材料在垂直于其长度方向上的横截面的直径或边长在3-10mm(例如，5mm、7mm等)。
在一个具体的实施例中，制备上述吸附材料的过程可以为：将固态胺粉末、导磁粉末以及粘结剂按一定质量比混合均匀后，采用挤出机成型设备制备出圆柱形、棱柱形等各种形态的吸附材料。
下面介绍一下包含上述任一实施例中的吸附材料的吸附装置的结构。具体请参阅图1，图1为本申请吸附装置一实施方式的结构示意图。该吸附装置包括：吸附组件10和加热组件12。具体地，吸附组件10包括壳体100以及位于壳体100内部的上述任一实施例中的吸附材料102，其中，壳体100包括相对设置的第一端1000和第二端1002、以及位于第一端1000和第二端1002之间的侧壁1004，其中，空气可以从壳体100的第一端1000流动至第二端1002。加热组件12包括线圈120，线圈120绕设在壳体100的侧壁1004***。当然，该加热组件12还可以包括电源(图未示)，与线圈120电连接，用于向线圈120提供交流电。
上述吸附装置的工作模式包括吸附模式和再生模式；当吸附装置处于吸附模式时，线圈120中未流过交变电流，空气从壳体100的第一端1000流动至第二端1002，空气中的二氧化碳被吸附材料102吸附；当吸附装置处于再生模式时，线圈120中流过交变电流进而产生交变磁场，导磁物质加热胺类物质，以使得被吸附的二氧化碳从胺类物质上脱附。一方面，由于导磁物质均匀分布，可以使得不同区域的吸附材料102之间的温度偏差较小，不同区域的吸附材料102之间受热均匀，降低局部热量过高导致永久破坏胺类物质的情形，提升吸附材料102的效率和稳定性，且延长吸附材料102的使用寿命。另一方面，上述利用电磁感应加热的方式，具有升温速度快的优点，且由于导磁物质对胺类物质直接进行加热，因而能量利用率非常高，还可实现节能的目的。
在一个实施方式中，请继续参阅图1，本申请所提供的吸附装置还包括控制器(图未示)和至少一个热电偶14。具体地，控制器与加热组件12电连接；热电偶14与控制器电连接，位于壳体100的第一端1000和/或第二端1002，用于检测对应位置处的温度；其中，吸附装置处于再生模式时，响应于任一热电偶14检测的温度超过最大阈值，控制器关闭加热组件12，即加热组件12暂停工作；响应于热电偶14检测的温度均低于最低阈值，控制器开启加热组件12。通过上述设计方式，可以使吸附装置的再生过程中胺类物质一直处于最低阈值与最大阈值之间的最优脱附条件，以提高脱附效率。
例如，如图1所示，吸附装置包括前端热电偶14a和后端热电偶14b，前端热电偶14a位于壳体100的第一端1000，后端热电偶14b位于壳体100的第二端1002；若前端热电偶14a或后端热电偶14b中任何一个检测温度大于100℃，则关闭加热组件12进行过温保护；若前端热电偶14a和后端热电偶14b中温度最高的一个低于80℃，则重新开启加热组件12。如此可以始终将胺类物质的温度维持在80～100℃之间最优脱附条件。
进一步，请再次参阅图1，上述吸附装置还包括进风管道16、出风管道18、通断阀11、再生排气管道13、真空泵15。具体地，进风管道16与壳体100的第一端1000连通，具有进风口160；出风管道18与壳体100的第二端1002连通，具有出风口180；通断阀11位于出风管道18上，用于在吸附装置处于吸附模式时开启，在吸附装置处于再生模式时关闭，在本实施例中，该通断阀11可以与控制器连接，通过控制器来控制通断阀11的状态。再生排气管道13与壳体100的第二端1002连通。真空泵15位于再生排气管道13上，用于在吸附装置处于再生模式时工作。在本实施例中，上述吸附装置的工作过程可以为：
当吸附装置的工作模式为吸附模式时，通断阀11打开，加热组件12不工作，真空泵15不工作。室内含有高浓度二氧化碳的空气从进风管道16的进风口160进入至壳体100内，空气中的二氧化碳被壳体100内的吸附材料102吸附；其余空气经通断阀11后经出风口180排出回室内，从而可以使得室内二氧化碳浓度不断降低。
当吸附装置的工作模式为再生模式时，通断阀11关闭，加热组件12工作，真空泵15工作，真空泵15可以将脱附出来的二氧化碳气体通过再生排气管道不断排向室外。另外，真空泵15除了可以将脱附出的二氧化碳吸出外，也可以向壳体100内部提供一个负压，以加速二氧化碳的脱附过程。
此外，为了提高吸附装置的吸附效率，上述吸附装置还可以包括风机17，靠近进风口160或出风口180设置，以加速空气从进风口160运行至出风口180。上述风机17可以为常见的离心风机等。
另外，为了使吸附装置的工作更为智能化，上述吸附装置还可以包括二氧化碳传感器19，靠近出风口180和/或进风口160设置，即二氧化碳传感器19可以靠近出风口180设置，也可以靠近进风口160设置，或者也可以在靠近出风口180和进风口160的位置均设置。上述二氧化碳传感器19主要用于检测其对应位置处的二氧化碳的浓度。二氧化碳传感器19与控制器连接，并将检测到的二氧化碳浓度实时传输至控制器；当控制器判断出当前二氧化碳传感器19位置处的二氧化碳的浓度不再继续降低或者降低至预设值以下时，控制器控制吸附装置进入再生模式。
较佳地，如图1所示，出风管道18可以包括内部连通的第一子出风管道182和第二子出风管道184，第一子出风管道182相对第二子出风管道184靠近壳体100。通断阀11可以位于第一子出风管道182上，风机17位于第一子出风管道182和第二子出风管道184之间，二氧化碳传感器19位于第二子出风管道184内。再生排气管道13可以与第一子出风管道182的侧壁连通，进而与壳体100的第二端1002连通。
在又一个实施方式中，请继续参阅图1，壳体100内部还设置有多个隔板1006，以将壳体100内部划分为多个独立的区域；其中，多个隔板1006可以将壳体100内部划分为多个体积相同的区域；例如，多个隔板1006可以自上而下等间距设置。且上述隔板1006的设计方式可以使得壳体100内部堆积的胺类物质在其重力方向上较为均匀。
在本实施例中，隔板1006可以由导磁材料形成，此时壳体100内填充的吸附材料102可以为由胺类物质、导磁物质、粘结剂混合均匀形成。或者，吸附材料102中的导磁物质为上述多个隔板1006，吸附材料102中的胺类物质单独或者与粘结剂混合形成颗粒状。上述设计方式中的隔板1006在加热组件12的作用下能够产生热量，并将该热量传导至堆积在其上方的胺类物质，以加速胺类物质的再生过程。
较佳地，在本实施例中，隔板1006的延伸方向可以与进风口160至出风口180的延伸方向相同，以降低风阻。
此外，每个区域内胺类物质的体积填充度为20％-100％，例如，30％、50％、80％等。较佳地，每个区域内胺类物质的体积填充度为55％-85％，例如，60％、70％等。每个区域内的胺类物质的体积填充度若过小，则会降低吸附装置的吸附能力；反之，则会增大空气流过的风阻，同样影响吸附装置的吸附效果。上述体积填充度的设计范围可以使得吸附装置的吸附能力和风阻较为平衡。
需要说明的是，上述吸附装置可以单独使用，也可与现有的空调等电器配合使用。例如，当家用电器包括空调时，可以仅仅利用现有空调冷媒管与外界连通位置剩余的一点空间进行排气，将吸附装置的再生排气管道13通过该剩余位置与外界连通，避免了与外界过多的热量交换，有效节约能源。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种可再生的吸附材料，其特征在于，包括：
混合的胺类物质和导磁物质，且所述导磁物质在所述吸附材料中均匀分布；其中，所述胺类物质用于吸附空气中的二氧化碳，所述导磁物质用于在交变磁场的作用下加热所述胺类物质，以使得被吸附的所述二氧化碳从所述胺类物质上脱附。
2.根据权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，
所述胺类物质包括固态胺，所述导磁物质包括金属和石墨中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，
所述吸附材料还包括粘结剂，所述胺类物质的质量占所述吸附材料总质量的45％-90％，所述导磁物质的质量占所述吸附材料总质量的5％-30％，所述粘结剂的质量占所述吸附材料总质量的5％-25％。
4.根据权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，
所述吸附材料为颗粒状，所述吸附材料的长度在1-20mm，所述吸附材料在垂直于其长度方向上的横截面的直径或边长在1-5mm。
5.一种吸附装置，其特征在于，包括：
吸附组件，包括壳体以及位于所述壳体内部的如权利要求1-4任一项所述的吸附材料，其中，所述壳体包括相对设置的第一端和第二端、以及位于所述第一端和所述第二端之间的侧壁；
加热组件，包括线圈，绕设在所述壳体的所述侧壁***。
6.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于，还包括：
控制器，与所述加热组件电连接；
至少一个热电偶，与所述控制器电连接，位于所述第一端和/或所述第二端，用于检测对应位置处的温度；
其中，所述吸附装置处于再生模式时，响应于任一所述热电偶检测的温度超过最大阈值，所述控制器关闭所述加热组件；响应于所述热电偶检测的温度均低于最低阈值，所述控制器开启所述加热组件。
7.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于，还包括：
进风管道，与所述第一端连通，具有进风口；
出风管道，与所述第二端连通，具有出风口；
通断阀，位于所述出风管道上，用于在所述吸附装置处于吸附模式时开启，在所述吸附装置处于再生模式时关闭；
再生排气管道，与所述第二端连通；
真空泵，位于所述再生排气管道上，用于在所述吸附装置处于再生模式时工作。
8.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于，还包括：
风机，靠近所述进风口或所述出风口设置；和/或，
二氧化碳传感器，靠近所述出风口和/或进风口设置，用于检测其对应位置处的二氧化碳浓度。
9.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于，
所述壳体内部还设置有多个隔板，以将所述壳体内部划分为多个独立的区域。
10.根据权利要求9所述的吸附装置，其特征在于，
所述吸附材料中的所述导磁物质为所述多个隔板。
11.根据权利要求9所述的吸附装置，其特征在于，
每个所述区域内所述胺类物质的体积填充度为55％-85％。
12.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求5-11任一项所述的吸附装置。
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