吸着材ユニット
【課題】 活性炭素繊維そのものによる吸着性能を維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤により効果的に除去可能な吸着材ユニットを実現する。
【解決手段】 吸着材ユニット１は、被処理気体中に含まれる各種の物質を除去可能なものであり、基材２と、基材２に植毛されかつ活性炭素繊維からなる２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを含む活性炭素繊維群３とを備えている。活性炭素繊維種Ａ、Ｂのそれぞれには、他方の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている。
【解決手段】 吸着材ユニット１は、被処理気体中に含まれる各種の物質を除去可能なものであり、基材２と、基材２に植毛されかつ活性炭素繊維からなる２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを含む活性炭素繊維群３とを備えている。活性炭素繊維種Ａ、Ｂのそれぞれには、他方の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、吸着材ユニット、特に、被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能な吸着材ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】空気中には、カビ類やダニなどの浮遊物や、煙草臭およびペット臭に代表される各種の臭気成分が含まれている。このような浮遊物や臭気成分は、人体の健康状態に悪影響を与えたり、人体に不快感を与える場合が多い。このため、近頃は、空気中の浮遊物や臭気成分を除去するための空気清浄機、およびそのような空気清浄機能を備えたエアコンディショナーに対する需要が増大しつつある。
【０００３】ところで、上述の空気清浄機やエアコンディショナーは、通常、空気中に含まれる浮遊物や臭気成分を除去するためのフイルター部材を内蔵している。このようなフイルター部材として、特開平７−１３６５０２号には、多孔質基材に対して化学吸着剤が付与された活性炭素繊維を植毛したものが示されている。このフイルター部材は、活性炭素繊維そのものの吸着性能により空気中の浮遊物や臭気成分を効果的に除去することができるが、活性炭素繊維に付与された化学吸着剤により、活性炭素繊維そのものでは除去しにくい臭気成分なども効果的に除去するすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空気中に含まれる浮遊物や臭気成分、特に臭気成分は、通常、多種多様な成分からなる。例えば、煙草臭は、化学特性の異なる数種類の成分、具体的にはアセトアルデヒド、アンモニアおよび酢酸を主な成分として含んでいる。ところが、上述のフイルター部材に用いられる活性炭素繊維に付与される化学吸着剤により除去可能な成分は、通常、化学特性が近似する成分に限られる場合が多い。例えば、臭気成分が酸性成分と塩基性成分とを含んでいる場合、化学吸着剤はこのうちのいずれか一方の成分のみを除去することができ、他方の成分は除去できない場合がある。
【０００５】このため、空気中に含まれる臭気成分等をより効果的に除去しようとすると、活性炭素繊維に対して反応特性が互いに異なる２種類以上の化学吸着剤を混合して同時に付与する必要がある。しかし、２種類以上の化学吸着剤を活性炭素繊維に対して同時に付与すると、例えば２つの化学吸着剤が塩を形成する場合には活性炭素繊維の細孔が化学吸着剤により塞がれ、活性炭素繊維そのものの吸着性能が著しく損なわれる。一方、活性炭素繊維として細孔径の大きなものを用いると、２種類以上の化学吸着剤を同時に付与しても細孔が塞がれるおそれは少ないが、この場合は、活性炭素繊維の表面積が小さくなるため、活性炭素繊維そのものの吸着性能が低下してしまう。さらに、２種類以上の化学吸着剤を混合すると、化学吸着剤同士が相互に作用し合って化学吸着剤としての効果を損なう場合もある。
【０００６】本発明の目的は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤により効果的に除去可能な吸着材ユニットを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の吸着材ユニットは、被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能なものである。この吸着材ユニットは、基材と、基材に植毛されかつ活性炭素繊維からなる少なくとも２種類の活性炭素繊維種を含む活性炭素繊維群とを備えている。活性炭素繊維種のそれぞれには、他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている。
【０００８】この吸着材ユニットにおいて、基材は、例えば多孔質基材である。また、活性炭素繊維群は、例えば、化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる。さらに、活性炭繊維は多数の細孔を有しており、この細孔は、例えば平均直径が５〜２０オングストロームでありかつ容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇである。
【０００９】また、活性炭素繊維群は２種類の活性炭素繊維種を含み、一方の活性炭素繊維種には化学吸着剤として酸が付与されており、他方の活性炭素繊維種には化学吸着剤として塩基が付与されている。ここで、酸は例えばリン酸であり、塩基は例えばｐ−トルイジン，水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである。
【００１０】
【作用】本発明の吸着材ユニットは、活性炭素繊維群を構成する少なくとも２種類の活性炭素繊維種のそれぞれに互いに異なる化学吸着剤が付与されているため、各活性炭素繊維種は本来の吸着性能が化学吸着剤により損なわれにくく、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を効果的に発揮することができる。また、この吸着材ユニットは、活性炭素繊維種に付与される化学吸着剤の種類に応じて被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着し、これらの物質を被処理気体中から効果的に除去することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る吸着材ユニットを説明する。図において、吸着材ユニット１は、基材２と、当該基材２上に植毛された活性炭素繊維群３とを主に備えている。
【００１２】基材２は、通気性の孔部を多数有する多孔質材からなるシート状の部材である。このような基材２を構成する多孔質材としては、例えば、発泡ポリウレンタン樹脂，発泡ポリプロピレン樹脂，発泡ポリエチレン樹脂，発泡変成ポリフェニレンオキシド樹脂，発泡アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂および発泡不飽和ポリエステル樹脂などの発泡樹脂、金属や樹脂を網状に形成したもの、金属や樹脂からなるプレートに孔開き加工を施したものなどを挙げることができる。なお、上述の多孔質材のうち好ましいものは、単位面積当たりの活性炭素繊維群３の植毛量を多くし易い点で発泡ポリウレタン樹脂である。
【００１３】基材２の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、０．５〜５０ｍｍ程度が好ましい。
【００１４】活性炭素繊維群３は、図２に示すように基材２上にランダムに植毛されている２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂからなる。各活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維は、特に限定されるものではなく、例えば、石炭系、石油系、フェノール樹脂系、ポリアクリロニトリル樹脂系、セルロース系などの各種のものである。
【００１５】このような活性炭素繊維の繊維直径は、通常、５〜３０μｍ程度が好ましい。この繊維直径が５μｍ未満の場合は、折れやすく、また、吸着材ユニット１の通気抵抗（圧力損失）が大きくなるおそれがある。逆に、３０μｍを超えると、基材２に対する植毛量を多くするのが困難になり、また、活性炭素繊維の外表面積が小さくなるため吸着速度が遅くなる場合がある。
【００１６】また、活性炭素繊維の平均繊維長は、０．０５〜５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜２ｍｍ程度がより好ましい。平均繊維長が０．０５ｍｍ未満の場合は、後述する植毛時に用いる接着剤中に活性炭素繊維の相当部分が埋没することになる結果、活性炭素繊維の細孔が接着剤により塞がれる割合が大きくなり、活性炭素繊維そのものの吸着性能が十分に発揮されない場合がある。また、この場合は、基材２に対する目付量が小さくなるおそれがある。逆に、平均繊維長が５ｍｍを超える場合は、基材２に対して植毛するのが困難になり、結果的に基材２に対する目付量が小さくなるおそれがある。また、基材２の孔部の相当割合が活性炭素繊維により塞がれてしまい、基材２の通気性が低下するおそれがある。
【００１７】また、本発明で用いる活性炭素繊維は、細孔の直径が５〜２０オングストロームであるのが好ましく、８〜１２オングストロームであるのがより好ましい。細孔の直径が５オングストローム未満の場合は、後述する化学吸着剤を付与しても、活性炭素繊維の表面には当該化学吸着剤による平均的な表面しか形成されず、当該化学吸着剤に基づく十分な吸着性能を活性炭素繊維に付与するのが困難になる。逆に、細孔の直径が２０オングストロームを超える場合は、活性炭素繊維の表面積が小さくなり、活性炭素繊維そのものの吸着特性が低下する場合がある。
【００１８】さらに、本発明で用いる活性炭素繊維は、細孔の容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇであることが好ましく、０．５〜１．１ｃｃ／ｇであるのがより好ましい。この容積が０．３ｃｃ／ｇ未満の場合は、後述する化学吸着剤の必要量を活性炭素繊維に対して付与するのが困難な場合がある。なお、容積が１．３ｃｃ／ｇを超える活性炭素繊維は入手が困難である。
【００１９】上述のような活性炭素繊維からなる活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、それぞれに対して好ましくは１種類の化学吸着剤が付与されている。ここで、活性炭素繊維種Ａに付与される化学吸着剤は、活性炭素繊維種Ｂに付与される化学吸着剤とは異なるように設定されている。例えば、活性炭素繊維種Ａには、化学吸着剤としての酸が付与されている。ここで用いられる酸は、空気中の臭気成分等を化学吸着して除去可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばリン酸、硫酸および各種脂肪酸を挙げることができる。一方、活性炭素繊維種Ｂには、活性炭素繊維種Ａに付与された化学吸着剤とは異なる化学吸着剤、例えば塩基が付与されている。ここで用いられる塩基は、空気中の臭気成分等を化学吸着して除去可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばｐ−トルイジン、水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものを挙げることができる。
【００２０】なお、上述の活性炭素繊維種Ａ、Ｂの組合せとして好ましいものは、例えば、化学吸着剤としてリン酸が付与された活性炭素繊維種Ａと、化学吸着剤としてｐ−トルイジンが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せである。このような活性炭素繊維種Ａ、Ｂを用いれば、アセトアルデヒド、アンモニアおよび酢酸を主成分とする煙草臭を効果的に除去することができる。
【００２１】上述の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維に対する上述の化学吸着剤の付与量は、化学吸着剤の種類に応じて適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、通常、活性炭素繊維の１〜２０重量％に設定するのが好ましく、３〜１０重量％に設定するのがより好ましい。化学吸着剤の量が１重量％未満の場合は、当該化学吸着剤による吸着性が活性炭素繊維に対して十分に付与されない場合がある。逆に、２０重量％を超える場合は、活性炭素繊維の細孔が化学吸着剤により塞がれ易くなり、活性炭素繊維そのものによる吸着性能が損なわれるおそれがある。
【００２２】基材２に対する活性炭素繊維群３の目付量は、通常、５０〜５００ｇ／ｍ2に設定するのが好ましい。この目付量が５０ｇ／ｍ2未満の場合は、吸着材ユニット１が十分な吸着特性を発揮しない場合がある。逆に、５００ｇ／ｍ2を超える場合は、吸着材ユニット１の製造コストが高くなるばかりではなく、基材２の通気性が損なわれるおそれがあり、結果的に空気等の被処理気体を効率的に処理するのが困難になる。
【００２３】次に、上述の吸着材ユニット１の製造方法を説明する。先ず、基材２を用意する。そして、この基材２に対して活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛し、活性炭素繊維群３を基材２上に形成する。なお、活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維には、予め所定の化学吸着剤を付与しておく。化学吸着剤の付与方法としては、化学吸着剤の溶液を活性炭素繊維に噴霧する方法、化学吸着剤溶液中に活性炭素繊維を浸漬する方法などの各種の方法を採用することができる。
【００２４】活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛する際には、電気植毛法や機械植毛法などの公知の各種の植毛法を採用することができるが、電気植毛法、特に静電植毛法を採用するのが好ましい。なお、静電植毛法としては、ダウン法およびアップ法のいずれの方法が採用されてもよい。
【００２５】図３を参照して、ダウン法により活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛する方法を説明する。図において、植毛装置１０は、活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを収容するための篩状のホッパー１１と、ホッパー１１の下方に水平に配置された電極１２と、電極１２を挾んで上下に配置された上部電極１３および下部電極１４と、電極１２並びに上部電極１３および下部電極１４に接続された高電圧発生器１５とを主に備えている。
【００２６】このような植毛装置１０において、ホッパー１１に活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを収容し、また、電極１２上に基材２を載置する。なお、基材２の図上面には、活性炭素繊維種Ａ、Ｂを固定するための接着剤（例えば水性ウレタン樹脂液）を予め塗布しておく。この状態で、高電圧発生器１５を作動して電極１２、上部電極１３および下部電極１４に電圧を印加し、上部電極１３と電極１２との間にコロナ放電による磁場を形成する。そして、ホッパー１１を震動させて活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを基材２上に落下させる。ここでは、コロナ放電により形成される強い磁場により、ホッパー１１から落下した活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、直立状態で基材２に対して植毛される。
【００２７】なお、上部電極１３と電極１２との間の電位差は、通常、１，０００〜３０，０００ＫＶ程度に設定するのが好ましく、３，０００〜１０，０００ＫＶ程度に設定するのがより好ましい。電位差が１，０００ＫＶ未満の場合は、活性炭素繊維種Ａ、Ｂが基材２上に直立状態で植毛されにくくなる。逆に、３０，０００ＫＶを超えると、基材２上に活性炭素繊維種Ａ、Ｂが均一に植毛されにくい場合がある。
【００２８】上述の吸着材ユニット１は、基材２が通気性を有しているため、例えば、空気清浄機やエアコンディショナーの脱臭用フイルターユニットとして利用することができる。この場合、吸着材ユニット１は、基材２に植毛された活性炭素繊維群３により、空気中のかびやダニ等の浮遊物および煙草臭やペット臭などの臭気成分を吸着して除去する。また、活性炭素繊維群３を構成する活性炭素繊維種Ａ、Ｂにそれぞれ付与された化学吸着剤に応じて、吸着材ユニット１は臭気成分などの吸着除去性能を発揮し得る。
【００２９】例えば、上述のように活性炭素繊維種Ａに付与された化学吸着剤がリン酸であり、活性炭素繊維種Ｂに付与された化学吸着剤がｐ−トルイジンである場合は、活性炭素繊維種Ａが塩基性ガスに対する吸着除去性能を発揮し、活性炭素繊維種Ｂが良好なアルデヒド類の除去性能を発揮し得る。したがって、このような活性炭素繊維種Ａ、Ｂが植毛された吸着材ユニット１を煙草臭の除去用に用いると、活性炭素繊維種Ａが煙草臭中のアンモニアを効果的に除去し、活性炭素繊維種Ｂが煙草臭中の酢酸およびアセトアルデヒドを効果的に除去し得る。
【００３０】〔他の実施の形態〕
（１）前記実施の形態では、基材２を多孔質材を用いて構成したが、本発明はこれに限られない。例えば、基材２を金属製や樹脂製のプレートで構成した場合も本発明を同様に実施することができる。また、基材２は、シート状である必要は無く、例えば筒状などの各種の形状に構成することもできる。
【００３１】（２）前記実施の形態では、活性炭素繊維種Ａ、Ｂをランダムに植毛したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、活性炭素繊維種Ａ、Ｂのそれぞれが集まるように植毛した場合でも本発明を同様に実施することができる。この場合、活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、列状や市松模様状等の各種の状態に植毛され得る。
【００３２】（３）前記実施の形態では、２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを用いたが、活性炭素繊維種は３種類以上でもよい。この場合、各活性炭素繊維種には、それぞれ他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤を付与する必要がある。
【００３３】（４）前記実施の形態では、活性炭素繊維種に付与する化学吸着剤の組合せとして、活性炭素繊維種Ａに化学吸着剤としてのリン酸を付与し、活性炭素繊維種Ｂに化学吸着剤としてのｐ−トルイジンを付与したが、本発明はこれに限定されない。このような組合せ以外としては、例えば、リン酸が付与された活性炭素繊維種Ａと炭酸カリウムが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せ、および硫酸が付与された活性炭素繊維種Ａと炭酸カリウムが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せを挙げることができる。
【００３４】（５）前記実施の形態において、活性炭素繊維群３は、上述のような化学吸着剤が付与された活性炭素繊維種Ａ，Ｂ以外に化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維を含んでいてもよい。この場合、上述の吸着材ユニット１は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより効果的に発揮することができる。
【００３５】（６）上述の吸着材ユニット１は、上述の空気清浄機やエアコンディショナー用の脱臭用フイルターユニットととしてのみではなく、各種機器から発生するオゾンの除去用フイルターなどの各種の分野に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の吸着材ユニットは、基材に植毛された活性炭素繊維群を構成する少なくとも２種類の活性炭素繊維種のそれぞれに他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されているので、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤により効果的に除去することができる。
【００３７】なお、吸着材ユニットは、基材が多孔質基材である場合、被処理気体中に含まれる各種の物質を除去するためのフイルターとして利用することができる。
【００３８】また、活性炭素繊維群が化学吸着剤を付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる場合は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより良好に維持することができる。
【００３９】さらに、活性炭素繊維種を構成する活性炭素繊維の細孔の平均直径および容積が上述のように設定されている場合は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより良好に維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤によりさらに効果的に除去することができる。
【００４０】さらに、一方の活性炭素繊維種に化学吸着剤としての酸（例えばリン酸）が付与されており、他方の活性炭素繊維種に化学吸着剤としての塩基（例えばｐ−トルイジン）が付与されている場合は、例えば煙草臭を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る吸着材ユニットの斜視図。
【図２】図１の部分拡大縦断面図。
【図３】前記実施の形態に係る吸着材ユニットを製造するための植毛装置の概略図。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る吸着材ユニットの図２に相当する図。
【符号の説明】
１ 吸着材ユニット
２ 基材
３ 活性炭素繊維群
Ａ 活性炭素繊維種
Ｂ 活性炭素繊維種
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、吸着材ユニット、特に、被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能な吸着材ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】空気中には、カビ類やダニなどの浮遊物や、煙草臭およびペット臭に代表される各種の臭気成分が含まれている。このような浮遊物や臭気成分は、人体の健康状態に悪影響を与えたり、人体に不快感を与える場合が多い。このため、近頃は、空気中の浮遊物や臭気成分を除去するための空気清浄機、およびそのような空気清浄機能を備えたエアコンディショナーに対する需要が増大しつつある。
【０００３】ところで、上述の空気清浄機やエアコンディショナーは、通常、空気中に含まれる浮遊物や臭気成分を除去するためのフイルター部材を内蔵している。このようなフイルター部材として、特開平７−１３６５０２号には、多孔質基材に対して化学吸着剤が付与された活性炭素繊維を植毛したものが示されている。このフイルター部材は、活性炭素繊維そのものの吸着性能により空気中の浮遊物や臭気成分を効果的に除去することができるが、活性炭素繊維に付与された化学吸着剤により、活性炭素繊維そのものでは除去しにくい臭気成分なども効果的に除去するすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空気中に含まれる浮遊物や臭気成分、特に臭気成分は、通常、多種多様な成分からなる。例えば、煙草臭は、化学特性の異なる数種類の成分、具体的にはアセトアルデヒド、アンモニアおよび酢酸を主な成分として含んでいる。ところが、上述のフイルター部材に用いられる活性炭素繊維に付与される化学吸着剤により除去可能な成分は、通常、化学特性が近似する成分に限られる場合が多い。例えば、臭気成分が酸性成分と塩基性成分とを含んでいる場合、化学吸着剤はこのうちのいずれか一方の成分のみを除去することができ、他方の成分は除去できない場合がある。
【０００５】このため、空気中に含まれる臭気成分等をより効果的に除去しようとすると、活性炭素繊維に対して反応特性が互いに異なる２種類以上の化学吸着剤を混合して同時に付与する必要がある。しかし、２種類以上の化学吸着剤を活性炭素繊維に対して同時に付与すると、例えば２つの化学吸着剤が塩を形成する場合には活性炭素繊維の細孔が化学吸着剤により塞がれ、活性炭素繊維そのものの吸着性能が著しく損なわれる。一方、活性炭素繊維として細孔径の大きなものを用いると、２種類以上の化学吸着剤を同時に付与しても細孔が塞がれるおそれは少ないが、この場合は、活性炭素繊維の表面積が小さくなるため、活性炭素繊維そのものの吸着性能が低下してしまう。さらに、２種類以上の化学吸着剤を混合すると、化学吸着剤同士が相互に作用し合って化学吸着剤としての効果を損なう場合もある。
【０００６】本発明の目的は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤により効果的に除去可能な吸着材ユニットを実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の吸着材ユニットは、被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能なものである。この吸着材ユニットは、基材と、基材に植毛されかつ活性炭素繊維からなる少なくとも２種類の活性炭素繊維種を含む活性炭素繊維群とを備えている。活性炭素繊維種のそれぞれには、他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている。
【０００８】この吸着材ユニットにおいて、基材は、例えば多孔質基材である。また、活性炭素繊維群は、例えば、化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる。さらに、活性炭繊維は多数の細孔を有しており、この細孔は、例えば平均直径が５〜２０オングストロームでありかつ容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇである。
【０００９】また、活性炭素繊維群は２種類の活性炭素繊維種を含み、一方の活性炭素繊維種には化学吸着剤として酸が付与されており、他方の活性炭素繊維種には化学吸着剤として塩基が付与されている。ここで、酸は例えばリン酸であり、塩基は例えばｐ−トルイジン，水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである。
【００１０】
【作用】本発明の吸着材ユニットは、活性炭素繊維群を構成する少なくとも２種類の活性炭素繊維種のそれぞれに互いに異なる化学吸着剤が付与されているため、各活性炭素繊維種は本来の吸着性能が化学吸着剤により損なわれにくく、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を効果的に発揮することができる。また、この吸着材ユニットは、活性炭素繊維種に付与される化学吸着剤の種類に応じて被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着し、これらの物質を被処理気体中から効果的に除去することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る吸着材ユニットを説明する。図において、吸着材ユニット１は、基材２と、当該基材２上に植毛された活性炭素繊維群３とを主に備えている。
【００１２】基材２は、通気性の孔部を多数有する多孔質材からなるシート状の部材である。このような基材２を構成する多孔質材としては、例えば、発泡ポリウレンタン樹脂，発泡ポリプロピレン樹脂，発泡ポリエチレン樹脂，発泡変成ポリフェニレンオキシド樹脂，発泡アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂および発泡不飽和ポリエステル樹脂などの発泡樹脂、金属や樹脂を網状に形成したもの、金属や樹脂からなるプレートに孔開き加工を施したものなどを挙げることができる。なお、上述の多孔質材のうち好ましいものは、単位面積当たりの活性炭素繊維群３の植毛量を多くし易い点で発泡ポリウレタン樹脂である。
【００１３】基材２の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、０．５〜５０ｍｍ程度が好ましい。
【００１４】活性炭素繊維群３は、図２に示すように基材２上にランダムに植毛されている２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂからなる。各活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維は、特に限定されるものではなく、例えば、石炭系、石油系、フェノール樹脂系、ポリアクリロニトリル樹脂系、セルロース系などの各種のものである。
【００１５】このような活性炭素繊維の繊維直径は、通常、５〜３０μｍ程度が好ましい。この繊維直径が５μｍ未満の場合は、折れやすく、また、吸着材ユニット１の通気抵抗（圧力損失）が大きくなるおそれがある。逆に、３０μｍを超えると、基材２に対する植毛量を多くするのが困難になり、また、活性炭素繊維の外表面積が小さくなるため吸着速度が遅くなる場合がある。
【００１６】また、活性炭素繊維の平均繊維長は、０．０５〜５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜２ｍｍ程度がより好ましい。平均繊維長が０．０５ｍｍ未満の場合は、後述する植毛時に用いる接着剤中に活性炭素繊維の相当部分が埋没することになる結果、活性炭素繊維の細孔が接着剤により塞がれる割合が大きくなり、活性炭素繊維そのものの吸着性能が十分に発揮されない場合がある。また、この場合は、基材２に対する目付量が小さくなるおそれがある。逆に、平均繊維長が５ｍｍを超える場合は、基材２に対して植毛するのが困難になり、結果的に基材２に対する目付量が小さくなるおそれがある。また、基材２の孔部の相当割合が活性炭素繊維により塞がれてしまい、基材２の通気性が低下するおそれがある。
【００１７】また、本発明で用いる活性炭素繊維は、細孔の直径が５〜２０オングストロームであるのが好ましく、８〜１２オングストロームであるのがより好ましい。細孔の直径が５オングストローム未満の場合は、後述する化学吸着剤を付与しても、活性炭素繊維の表面には当該化学吸着剤による平均的な表面しか形成されず、当該化学吸着剤に基づく十分な吸着性能を活性炭素繊維に付与するのが困難になる。逆に、細孔の直径が２０オングストロームを超える場合は、活性炭素繊維の表面積が小さくなり、活性炭素繊維そのものの吸着特性が低下する場合がある。
【００１８】さらに、本発明で用いる活性炭素繊維は、細孔の容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇであることが好ましく、０．５〜１．１ｃｃ／ｇであるのがより好ましい。この容積が０．３ｃｃ／ｇ未満の場合は、後述する化学吸着剤の必要量を活性炭素繊維に対して付与するのが困難な場合がある。なお、容積が１．３ｃｃ／ｇを超える活性炭素繊維は入手が困難である。
【００１９】上述のような活性炭素繊維からなる活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、それぞれに対して好ましくは１種類の化学吸着剤が付与されている。ここで、活性炭素繊維種Ａに付与される化学吸着剤は、活性炭素繊維種Ｂに付与される化学吸着剤とは異なるように設定されている。例えば、活性炭素繊維種Ａには、化学吸着剤としての酸が付与されている。ここで用いられる酸は、空気中の臭気成分等を化学吸着して除去可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばリン酸、硫酸および各種脂肪酸を挙げることができる。一方、活性炭素繊維種Ｂには、活性炭素繊維種Ａに付与された化学吸着剤とは異なる化学吸着剤、例えば塩基が付与されている。ここで用いられる塩基は、空気中の臭気成分等を化学吸着して除去可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えばｐ−トルイジン、水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウムおよび炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものを挙げることができる。
【００２０】なお、上述の活性炭素繊維種Ａ、Ｂの組合せとして好ましいものは、例えば、化学吸着剤としてリン酸が付与された活性炭素繊維種Ａと、化学吸着剤としてｐ−トルイジンが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せである。このような活性炭素繊維種Ａ、Ｂを用いれば、アセトアルデヒド、アンモニアおよび酢酸を主成分とする煙草臭を効果的に除去することができる。
【００２１】上述の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維に対する上述の化学吸着剤の付与量は、化学吸着剤の種類に応じて適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、通常、活性炭素繊維の１〜２０重量％に設定するのが好ましく、３〜１０重量％に設定するのがより好ましい。化学吸着剤の量が１重量％未満の場合は、当該化学吸着剤による吸着性が活性炭素繊維に対して十分に付与されない場合がある。逆に、２０重量％を超える場合は、活性炭素繊維の細孔が化学吸着剤により塞がれ易くなり、活性炭素繊維そのものによる吸着性能が損なわれるおそれがある。
【００２２】基材２に対する活性炭素繊維群３の目付量は、通常、５０〜５００ｇ／ｍ2に設定するのが好ましい。この目付量が５０ｇ／ｍ2未満の場合は、吸着材ユニット１が十分な吸着特性を発揮しない場合がある。逆に、５００ｇ／ｍ2を超える場合は、吸着材ユニット１の製造コストが高くなるばかりではなく、基材２の通気性が損なわれるおそれがあり、結果的に空気等の被処理気体を効率的に処理するのが困難になる。
【００２３】次に、上述の吸着材ユニット１の製造方法を説明する。先ず、基材２を用意する。そして、この基材２に対して活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛し、活性炭素繊維群３を基材２上に形成する。なお、活性炭素繊維種Ａ、Ｂを構成する活性炭素繊維には、予め所定の化学吸着剤を付与しておく。化学吸着剤の付与方法としては、化学吸着剤の溶液を活性炭素繊維に噴霧する方法、化学吸着剤溶液中に活性炭素繊維を浸漬する方法などの各種の方法を採用することができる。
【００２４】活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛する際には、電気植毛法や機械植毛法などの公知の各種の植毛法を採用することができるが、電気植毛法、特に静電植毛法を採用するのが好ましい。なお、静電植毛法としては、ダウン法およびアップ法のいずれの方法が採用されてもよい。
【００２５】図３を参照して、ダウン法により活性炭素繊維種Ａ、Ｂを植毛する方法を説明する。図において、植毛装置１０は、活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを収容するための篩状のホッパー１１と、ホッパー１１の下方に水平に配置された電極１２と、電極１２を挾んで上下に配置された上部電極１３および下部電極１４と、電極１２並びに上部電極１３および下部電極１４に接続された高電圧発生器１５とを主に備えている。
【００２６】このような植毛装置１０において、ホッパー１１に活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを収容し、また、電極１２上に基材２を載置する。なお、基材２の図上面には、活性炭素繊維種Ａ、Ｂを固定するための接着剤（例えば水性ウレタン樹脂液）を予め塗布しておく。この状態で、高電圧発生器１５を作動して電極１２、上部電極１３および下部電極１４に電圧を印加し、上部電極１３と電極１２との間にコロナ放電による磁場を形成する。そして、ホッパー１１を震動させて活性炭素繊維種Ａ、Ｂの混合物Ｍを基材２上に落下させる。ここでは、コロナ放電により形成される強い磁場により、ホッパー１１から落下した活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、直立状態で基材２に対して植毛される。
【００２７】なお、上部電極１３と電極１２との間の電位差は、通常、１，０００〜３０，０００ＫＶ程度に設定するのが好ましく、３，０００〜１０，０００ＫＶ程度に設定するのがより好ましい。電位差が１，０００ＫＶ未満の場合は、活性炭素繊維種Ａ、Ｂが基材２上に直立状態で植毛されにくくなる。逆に、３０，０００ＫＶを超えると、基材２上に活性炭素繊維種Ａ、Ｂが均一に植毛されにくい場合がある。
【００２８】上述の吸着材ユニット１は、基材２が通気性を有しているため、例えば、空気清浄機やエアコンディショナーの脱臭用フイルターユニットとして利用することができる。この場合、吸着材ユニット１は、基材２に植毛された活性炭素繊維群３により、空気中のかびやダニ等の浮遊物および煙草臭やペット臭などの臭気成分を吸着して除去する。また、活性炭素繊維群３を構成する活性炭素繊維種Ａ、Ｂにそれぞれ付与された化学吸着剤に応じて、吸着材ユニット１は臭気成分などの吸着除去性能を発揮し得る。
【００２９】例えば、上述のように活性炭素繊維種Ａに付与された化学吸着剤がリン酸であり、活性炭素繊維種Ｂに付与された化学吸着剤がｐ−トルイジンである場合は、活性炭素繊維種Ａが塩基性ガスに対する吸着除去性能を発揮し、活性炭素繊維種Ｂが良好なアルデヒド類の除去性能を発揮し得る。したがって、このような活性炭素繊維種Ａ、Ｂが植毛された吸着材ユニット１を煙草臭の除去用に用いると、活性炭素繊維種Ａが煙草臭中のアンモニアを効果的に除去し、活性炭素繊維種Ｂが煙草臭中の酢酸およびアセトアルデヒドを効果的に除去し得る。
【００３０】〔他の実施の形態〕
（１）前記実施の形態では、基材２を多孔質材を用いて構成したが、本発明はこれに限られない。例えば、基材２を金属製や樹脂製のプレートで構成した場合も本発明を同様に実施することができる。また、基材２は、シート状である必要は無く、例えば筒状などの各種の形状に構成することもできる。
【００３１】（２）前記実施の形態では、活性炭素繊維種Ａ、Ｂをランダムに植毛したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、活性炭素繊維種Ａ、Ｂのそれぞれが集まるように植毛した場合でも本発明を同様に実施することができる。この場合、活性炭素繊維種Ａ、Ｂは、列状や市松模様状等の各種の状態に植毛され得る。
【００３２】（３）前記実施の形態では、２種類の活性炭素繊維種Ａ、Ｂを用いたが、活性炭素繊維種は３種類以上でもよい。この場合、各活性炭素繊維種には、それぞれ他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤を付与する必要がある。
【００３３】（４）前記実施の形態では、活性炭素繊維種に付与する化学吸着剤の組合せとして、活性炭素繊維種Ａに化学吸着剤としてのリン酸を付与し、活性炭素繊維種Ｂに化学吸着剤としてのｐ−トルイジンを付与したが、本発明はこれに限定されない。このような組合せ以外としては、例えば、リン酸が付与された活性炭素繊維種Ａと炭酸カリウムが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せ、および硫酸が付与された活性炭素繊維種Ａと炭酸カリウムが付与された活性炭素繊維種Ｂとの組合せを挙げることができる。
【００３４】（５）前記実施の形態において、活性炭素繊維群３は、上述のような化学吸着剤が付与された活性炭素繊維種Ａ，Ｂ以外に化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維を含んでいてもよい。この場合、上述の吸着材ユニット１は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより効果的に発揮することができる。
【００３５】（６）上述の吸着材ユニット１は、上述の空気清浄機やエアコンディショナー用の脱臭用フイルターユニットととしてのみではなく、各種機器から発生するオゾンの除去用フイルターなどの各種の分野に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の吸着材ユニットは、基材に植毛された活性炭素繊維群を構成する少なくとも２種類の活性炭素繊維種のそれぞれに他の活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されているので、活性炭素繊維そのものによる吸着性能を維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤により効果的に除去することができる。
【００３７】なお、吸着材ユニットは、基材が多孔質基材である場合、被処理気体中に含まれる各種の物質を除去するためのフイルターとして利用することができる。
【００３８】また、活性炭素繊維群が化学吸着剤を付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる場合は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより良好に維持することができる。
【００３９】さらに、活性炭素繊維種を構成する活性炭素繊維の細孔の平均直径および容積が上述のように設定されている場合は、活性炭素繊維そのものによる吸着性能をより良好に維持しつつ、同時に被処理気体中に含まれる各種の物質を化学吸着剤によりさらに効果的に除去することができる。
【００４０】さらに、一方の活性炭素繊維種に化学吸着剤としての酸（例えばリン酸）が付与されており、他方の活性炭素繊維種に化学吸着剤としての塩基（例えばｐ−トルイジン）が付与されている場合は、例えば煙草臭を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る吸着材ユニットの斜視図。
【図２】図１の部分拡大縦断面図。
【図３】前記実施の形態に係る吸着材ユニットを製造するための植毛装置の概略図。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る吸着材ユニットの図２に相当する図。
【符号の説明】
１ 吸着材ユニット
２ 基材
３ 活性炭素繊維群
Ａ 活性炭素繊維種
Ｂ 活性炭素繊維種
【特許請求の範囲】
【請求項１】被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能な吸着材ユニットであって、基材と、前記基材に植毛された、活性炭素繊維からなる少なくとも２種類の活性炭素繊維種を含む活性炭素繊維群とを備え、前記活性炭素繊維種のそれぞれには、他の前記活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている、吸着材ユニット。
【請求項２】前記基材が多孔質基材である、請求項１に記載の吸着材ユニット。
【請求項３】前記活性炭素繊維群は、前記化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる、請求項１または２に記載の吸着材ユニット。
【請求項４】前記活性炭繊維は多数の細孔を有しており、前記細孔は平均直径が５〜２０オングストロームでありかつ容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇである、請求項１、２または３に記載の吸着材ユニット。
【請求項５】前記活性炭素繊維群は２種類の前記活性炭素繊維種を含み、一方の前記活性炭素繊維種には前記化学吸着剤として酸が付与されており、他方の前記活性炭素繊維種には前記化学吸着剤として塩基が付与されている、請求項１、２、３または４に記載の吸着材ユニット。
【請求項６】前記酸がリン酸であり、前記塩基がｐ−トルイジン，水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウム，炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである、請求項５に記載の吸着材ユニット。
【請求項１】被処理気体中に含まれる各種の物質を吸着して除去可能な吸着材ユニットであって、基材と、前記基材に植毛された、活性炭素繊維からなる少なくとも２種類の活性炭素繊維種を含む活性炭素繊維群とを備え、前記活性炭素繊維種のそれぞれには、他の前記活性炭素繊維種とは異なる化学吸着剤が付与されている、吸着材ユニット。
【請求項２】前記基材が多孔質基材である、請求項１に記載の吸着材ユニット。
【請求項３】前記活性炭素繊維群は、前記化学吸着剤が付与されていない活性炭素繊維をさらに含んでいる、請求項１または２に記載の吸着材ユニット。
【請求項４】前記活性炭繊維は多数の細孔を有しており、前記細孔は平均直径が５〜２０オングストロームでありかつ容積が０．３〜１．３ｃｃ／ｇである、請求項１、２または３に記載の吸着材ユニット。
【請求項５】前記活性炭素繊維群は２種類の前記活性炭素繊維種を含み、一方の前記活性炭素繊維種には前記化学吸着剤として酸が付与されており、他方の前記活性炭素繊維種には前記化学吸着剤として塩基が付与されている、請求項１、２、３または４に記載の吸着材ユニット。
【請求項６】前記酸がリン酸であり、前記塩基がｐ−トルイジン，水酸化カリウム，炭酸カリウム，水酸化ナトリウム，炭酸ナトリウムからなる群から選ばれたものである、請求項５に記載の吸着材ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平１１−５７４６８
【公開日】平成１１年（１９９９）３月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−２４６０１７
【出願日】平成９年（１９９７）８月２６日
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【公開日】平成１１年（１９９９）３月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）８月２６日
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
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