JP2005270693A

JP2005270693A - 活性炭素繊維エレメント、及び其の製造法

Info

Publication number: JP2005270693A
Application number: JP2004083929A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Watanabe; 俊允渡辺; Nobuyasu Sakai; 信康坂井; Mikio Akamatsu; 幹雄赤松
Original assignee: Toho Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Toho Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】排ガス中の有機物等を吸着した活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメントを通電加熱により再生するのに適した通電性のよいＡＣＦエレメントを提供する。
【解決手段】円筒状コア６にＡＣＦフェルト４を巻回してなるＡＣＦエレメント２であって、前記巻回したフェルト４の両先端には前記コア６の両先端より所定長さ突出したＡＣＦ突出部７をそれぞれ形成すると共に、前記両ＡＣＦ突出部７は、突出部７自体にはカーボンの挿入体１０を埋設し、突出部７の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリング１２、１４を取付け、突出部７の両端部には中央に孔１６を有する円形カーボンの台座１８を両ガイドリング１２、１４間に嵌合してなるＡＣＦエレメント。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸着処理用活性炭素繊維エレメント、及び其の製造法に関し、特に給電加熱による再生に適した活性炭素繊維エレメント、及び其の製造法に関する。

汚染物質等を吸着処理した後の使用済みの活性炭素繊維（ＡＣＦ）フェルトを再生させるためには、吸着物質がＡＣＦフェルトから脱着する温度（例えば、１００〜１５０℃）に加熱して再生する方法が通常採られている。

この温度に加熱する方法としては、水蒸気や温風により加熱する方法が実用化されている。しかし、この加熱方法は加熱効率が低い。そこで、ＡＣＦフェルトの自己加熱による再生方法が、高い加熱効率が得られる再生方法として検討されている。

このＡＣＦフェルトの自己加熱による再生方法としては、マイクロ波加熱による再生方法、ＡＣＦフェルトを抵抗発熱体とする通電加熱による再生方法等がある。

マイクロ波加熱による再生方法は、マイクロ波がＡＣＦフェルトに吸収されるので加熱効率が高い。しかし、ＡＣＦフェルトの繊維の毛羽で火花放電が起こり、しかもこの火花放電の防止は困難である。そのため、引火性の有機溶剤の脱着を要するＡＣＦフェルトの再生には問題がある。

これに対し、ＡＣＦフェルトを抵抗発熱体として通電加熱を行う再生方法では、上述の火花放電の問題は起こらない。

しかし、このＡＣＦフェルトを抵抗発熱体として通電加熱を行う再生方法は、ＡＣＦフェルトを高い効率で加熱する再生方法として従来から検討されている方法であるにも拘らず実用には至っていない。その理由としては、通電電極とＡＣＦフェルトとを接触させただけでは両者間の接触抵抗を小さくすることができないので、通電による発熱の大部分が電極とＡＣＦフェルトとの接触部で発生し、ＡＣＦフェルト全体を有効に加熱することが困難だからである。

また、このような方法で長時間通電を行うと、ＡＣＦフェルト内に極めて温度の高い電流通路、いわゆるショートパスが生じ、ＡＣＦフェルトに損傷を与える。

以上の問題を解決する方法として、ＡＣＦフェルトをＣｕの電極材で挟み込み、０．５ｋＰａ以上の圧縮荷重を負荷して、このＣｕ電極材から電力を供給する事によりＡＣＦフェルトを給電加熱してＡＣＦフェルトを再生する方法が開示されている(非特許文献１)。

なお、汚染物質等の吸着処理用のエレメントとしては、フェルト等の通気性材料からなり、内部が中空である円筒形状の形態のエレメントが多い。この円筒形状のエレメントに上記のＡＣＦフェルトとＣｕ電極材とを組込む場合、従来の方法では銅製電極テープをＡＣＦフェルト端部側に貼付けて巻き込むか、ＡＣＦフェルトを巻き付ける時に電極テープを同時に巻き込むことになる。

このようにしてＡＣＦフェルト端部側は銅テープを巻き込みつつ円筒形状のエレメントに巻回された後、締付け圧縮され、そのエレメント端部側において給電用導電部を形成する。

しかし、上記エレメントは長期間使用することにより、給電電極材である金属の酸化被膜形成及び腐蝕などによって、給電用導電部における電極材間の接触有効面積が低下する。この為、給電用導電部での接触抵抗の上昇による給電効率の低下によって、エレメントの加熱能力低下や給電用導電部での異常加熱が発生すると言う問題がある。
繊維学会予稿集、５５巻（２０００）、２号、１７７頁

本発明者等は、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、シート状のＡＣＦフェルトをコアに巻回して円筒形状のエレメントを形成し、その端部側にカーボンの電極材を取付けて給電用導電部を形成させることにより、得られたエレメントは長期間使用しても、金属の酸化被膜形成及び腐蝕などによる給電用導電部における電極材間の接触有効面積の低下は発生しないことを知得した。しかも、給電用導電部での接触抵抗の上昇がなく給電効率の低下がない。また、エレメントの加熱能力低下や給電用導電部での異常加熱を長期に亘り抑える事が出来ることを知得し、本発明を完成するに至った。

従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した、ＡＣＦエレメント、及び其の製造法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。

〔１〕円筒状コアに活性炭素繊維フェルトを巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記巻回したフェルトの両先端にカーボンの挿入体を埋設してなる活性炭素繊維エレメント。

〔２〕円筒状コアに活性炭素繊維フェルトを巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記巻回したフェルトの両先端には前記コアの両先端より１０〜５０ｍｍ突出した活性炭素繊維突出部をそれぞれ形成すると共に、前記両活性炭素繊維突出部は、突出部自体にはカーボンの挿入体を埋設し、突出部の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリングを取付け、突出部の両端部には中央に孔を有する円形カーボンの台座を両ガイドリング間に嵌合してなる活性炭素繊維エレメント。

〔３〕シート状の活性炭素繊維フェルトをコアに巻回して円筒形状のエレメントを形成させるに当たって、前記フェルトの先端を前記コアの先端より１０〜５０ｍｍ突出させて活性炭素繊維突出部を形成し、次に、前記突出部にカーボンの挿入体を挿入した後、前記突出部の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリングを取付け、次いで、前記突出部の端部に中央に孔を有する円形カーボンの台座を嵌合する活性炭素繊維エレメントの製造法。

本発明のエレメントは長期間使用しても、金属の酸化被膜形成及び腐蝕などによる給電用導電部における電極材間の接触有効面積の低下は発生しない。しかも、給電用導電部での接触抵抗の上昇がなく給電効率の低下がない。また、エレメントの加熱能力低下や給電用導電部での異常加熱を長期に亘り抑える事が出来る
更に、上記ＡＣＦエレメントの各端部側における給電用電線などの取付けは、上記給電用導電部のガイドリング又は台座の部分に行えばよいので、確実に取付けが可能である。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のＡＣＦエレメントの一例を示し、切断面がＡＣＦフェルトの中央部である平面断面図である。図２は、図１におけるＡ〜Ａ切断面を示す部分正面断面図である。

本発明の活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメント２は、図１及び２に示すようにＡＣＦフェルト４をコア６に複数回円筒状に巻回してなるＡＣＦエレメント２であって、前記フェルト４の各先端が前記コア６の各先端より１０〜５０ｍｍ突出して前記エレメント２の各端部側はＡＣＦ突出部７をそれぞれ形成しているＡＣＦエレメント２である。尚、８は前記エレメント２締付け用の網であり、この網８及び前記コア６は非導電性の材質である。

図２において、前記突出部７には、カーボンの挿入体１０が挟み込まれて（埋設されて）給電用導電部が形成されている。また、前記突出部７の内周及び外周に沿っては、それぞれ前記突出部締付け用のカーボンのガイドリング１２、１４が取付けられ、前記突出部７の端部には中央に孔１６を有する円形のカーボンの台座１８が嵌合されて給電用導電部を形成されていることが好ましい。尚、カーボンは高炭素質のものが好ましく、特に黒鉛が好ましい。

挿入体１０の材質であるカーボンは、導電性が高いばかりでなく、耐酸化性及び耐腐蝕性も高いので、エレメントは長期間使用しても、酸化被膜形成及び腐蝕などによる給電用導電部における電極材間の接触有効面積の低下は発生しない。

このように上記ＡＣＦ突出部７は、挿入体１０等の電極材が取付けられて給電用導電部を形成している。

ＡＣＦ突出部７の長さが１０ｍｍ未満の場合は、給電用導電部の導電性が低下するので好ましくない。ＡＣＦ突出部７の長さが５０ｍｍを超える場合は、ＡＣＦエレメントの大きさが必要以上に大きくなって重くなるので好ましくない。

上記ＡＣＦ突出部７に挟み込まれる挿入体１０の長さは５〜４０ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍである。

挿入体１０の長さが５ｍｍ未満の場合は、給電用導電部の導電性が低下するので好ましくない。挿入体１０の長さが４０ｍｍを超える場合は、ＡＣＦエレメント２の大きさが必要以上に大きくなって重くなるので好ましくない。

図３は挿入体の一例の断面及び概略を示す斜視図である。この挿入体１０は断面が図３に示すように末広がりの楔状になっている場合は、上記ＡＣＦ突出部に挿入し易い。また、内周や外周に図３に示すように径方向に沿った凹凸を形成して表面積を増加させたものが好ましい。

本発明のＡＣＦエレメントは、その構成が上記範囲内にあれば、その製造法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下の製造法により製造することができる。

（ＡＣＦフェルト）
本発明のＡＣＦエレメントの形状は円筒形状であるため、本発明のＡＣＦエレメントに用いる加工前のシート状ＡＣＦフェルトの両端は平行である。後工程のエレメント形状への加工において、ＡＣＦフェルトの巻回回数に制限はないが、１５〜７０層に巻付けて円筒形状に加工する場合、ＡＣＦフェルトの厚さは３０〜２００ｍｍが好ましく、１５〜１５０ｍｍが更に好ましい。これにより、ＡＣＦフェルトの嵩密度分布は均一なものになる。

（エレメント形状への加工）
図１及び２に示すように、上記ＡＣＦフェルト４をコア６に渦巻状に巻回して円筒形状に加工する。

この円筒形状への加工に当たって、フェルト４の幅よりも短い長さのコア６を用いることによりフェルト４の両端側をコア６の先端より１０〜５０ｍｍ突出させてＡＣＦ突出部７をフェルト４の両端側に形成させつつフェルト４を巻回させる。

ＡＣＦフェルト４を円筒形状に加工した後、ＡＣＦフェルト４は嵩密度８０〜１２０ｋｇ／ｍ³まで圧縮して締付けることが好ましい。これにより、吸着処理、脱着再生処理時におけるＡＣＦフェルト４の強度及び通気性が適したものになる。

このＡＣＦフェルト４の圧縮は、円筒の外側に締付け用の網８を巻き付け、ＡＣＦフェルト４を締付けることにより、圧縮することができる。

次に、上記突出部７にカーボンの挿入体１０を挿入する。この挿入体１０は、例えば、半円弧状の挿入体を２ヶ、四半円弧状の挿入体を４ヶのように、複数の円弧状の挿入体を用いることによって挿入することが作業性が向上するので好ましい。

その後、上記突出部７の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリング１２、１４を取付け、このガイドリング１２、１４により上記突出部７を締付ける。

次いで、上記突出部７の端部に、中央に孔１６を有する円形のカーボンの台座１８を嵌合して給電用導電部を形成させる。

（実施例１）
幅７８０ｍｍのＡＣＦフェルトを長さ７００ｍｍ、直径３００ｍｍのコアに巻き、厚さを５０ｍとした。両端の突出部に、黒鉛製断面山形リング状挿入体を挿入した。これに黒鉛製ガイドリングと黒鉛製台座を取り付けて本発明のＡＣＦエレメントを得た。

本発明のＡＣＦエレメントの一例を示し、切断面がＡＣＦフェルトの中央部である平面断面図である。図１におけるＡＣＦエレメントのＡ〜Ａ切断面を示す部分正面断面図である。本発明のＡＣＦエレメントに用いる挿入体の一例の断面及び概略を示す斜視図である。

符号の説明

２ＡＣＦエレメント
４ＡＣＦフェルト
６コア
７ＡＣＦ突出部
８網
１０挿入体
１２、１４ガイドリング
１６台座の孔
１８台座

Claims

円筒状コアに活性炭素繊維フェルトを巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記巻回したフェルトの両先端にカーボンの挿入体を埋設してなる活性炭素繊維エレメント。
円筒状コアに活性炭素繊維フェルトを巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記巻回したフェルトの両先端には前記コアの両先端より１０〜５０ｍｍ突出した活性炭素繊維突出部をそれぞれ形成すると共に、前記両活性炭素繊維突出部は、突出部自体にはカーボンの挿入体を埋設し、突出部の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリングを取付け、突出部の両端部には中央に孔を有する円形カーボンの台座を両ガイドリング間に嵌合してなる活性炭素繊維エレメント。
シート状の活性炭素繊維フェルトをコアに巻回して円筒形状のエレメントを形成させるに当たって、前記フェルトの先端を前記コアの先端より１０〜５０ｍｍ突出させて活性炭素繊維突出部を形成し、次に、前記突出部にカーボンの挿入体を挿入した後、前記突出部の内周及び外周に沿ってカーボンのガイドリングを取付け、次いで、前記突出部の端部に中央に孔を有する円形カーボンの台座を嵌合する活性炭素繊維エレメントの製造法。