JP2009131803A - 多孔質体及びこの多孔質体を用いた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期に渡って汚染物質が効率的に分離除去できる他、初期の機能が長期に渡って維持できる多孔質体及び多孔質体装置を提供する。
【解決手段】多孔質本体２の厚み方向に沿って複数個の貫通孔３を有し、かつ多孔質本体全体が磁性材料から構成されていること、あるいは多孔質本体表面全体が磁性材料から構成されていることを特徴とする多孔質体１、及び該多孔質体１と、該多孔質体１よりも上流側に配置され、該多孔質体１の貫通孔より孔形状の大きい貫通孔が形成された別の該多孔質体１を備えた多孔質体装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、輸送機器分野、建築・土木分野、空調機器、医療機器、薬品、水処理その他産業機械分野において、触媒、衝撃エネルギ吸収、吸音、液分離、汚染物質の分離・除去に用いられる多孔質体及びこれを用いた装置に関する。

周知のように、多孔質材料は、多数の孔を含有する構造物であって、その材質や用途等によって種々の種類がある。
例えば、液体、気体中の汚染物資除去には、発泡金属、有機膜が使用されている。汚染物質は、汚染物質のサイズより小さいサイズの孔によりトラップされ、汚染物質の含まれていない液体、気体が多孔質材料を通過し、汚染物質のない液体、気体と分離することができる。

上記の例において、発泡金属の場合、表面部の孔のサイズに比較して、発泡金属内の孔が小さくなっている部分がある。そのために、汚染物質は除去されるものの、液体、気体が通過していく通過面積が減少して汚染物質の除去量は減少する。

また、有機膜においても繰返しの使用により同様の除去能力の低下が起きる。多孔質材料表面部に汚染物質がつまった状態では、汚染物質の除去が可能であるが、多孔質材料内部に汚染物質がつまって孔径が小さく塞がった場合は、汚染物資の除去が困難となり、多孔質材料内部でのつまり量がさらに多くなると、多孔質材料の再生は困難となり交換を行なわなければならない。

従来、多孔質体を用いて熱抵抗が小さく、冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器に関する技術として、例えば特許文献１が知られている。
特開２００５−１２３４９６号公報

本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、多孔質本体表面部で汚染物質を効率的にとることで、長期に渡って鉄分などを含む汚染物質が除去できるとともに、初期の機能が長期間に渡って維持できる多孔質体及びこれを用いた多孔質体装置を提供することを目的とする。

本発明に係る多孔質体は、多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、かつ多孔質本体全体が磁性材料から構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る多孔質体は、多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、かつ多孔質本体表面全体に磁性材料層が形成されていることを特徴とする。
更に、本発明に係る多孔質体装置は、上記多孔質体と、この多孔質体よりも上流側に配置された，該多孔質体の貫通孔より孔形状の大きい貫通孔が形成された別な多孔質体とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、長期に渡って鉄分などを含む汚染物質が効率的に分離除去できるとともに、初期の機能が長期に渡って維持できる多孔質体及び多孔質体装置を提供することができる。

以下に本発明の多孔質体及び多孔質体装置について更に詳しく説明する。
(1) 本発明の多孔質体は、上述したように、多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、多孔質本体全体が磁性材料から構成されている。こうした構成にすることにより、長期に渡って鉄分などを含む汚染物質が効率的に分離除去できるとともに、初期の機能が長期に渡って維持できる。
(2) また、本発明の多孔質体は、上述したように、多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、かつ多孔質本体表面全体に磁性材料層が形成されている。なお、多孔質本体表面とは、多孔質本体の表面、裏面及び側面のみならず、貫通孔内部の露出面を含む。こうした構成にすることにより、上記（１）と同様な効果が得られる。

(3) 上記（１）または（２）において、前記貫通孔の向きに直角方向の断面形状は、円、角（三角形、四角形などの多角形）のどちらかである場合が挙げられる。
(4) 上記（１）または（２）において、前記貫通孔の断面寸法（円の場合は直径、角の場合は角長さ）は、多孔質本体の厚さ方向に対して平均寸法の±１０％以内であることが好ましい。こうした構成にすることにより、異物を効率よく分離除去することができる。

(5) 上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、多孔質本体または磁性材料層の表面に耐水性膜、あるいは断熱性膜、あるいは耐薬品性膜がコーティングされていることが好ましい。こうした構成にすることにより、磁性材料から構成される多孔質体、あるいは多孔質体表面に磁性材料層の機能の劣化を防止することができる。
耐水性膜の材質としては、例えばアルミ、亜鉛、ニッケル、セラミック、ガラスを用いることができる。断熱性膜の材質としては、例えばガラス、セラミック、有機樹脂を用いることができる。耐薬品性膜の材質としては、例えばガラス、セラミックを用いることができる。耐水性膜，断熱性膜及び耐薬品性膜は、鍍金、ＰＶＤ（physical vapor deposition）、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）、焼付けによりコーティングすることができる。

(6) 上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、多孔質体は、流体中の異物を分離・除去用の膜に用いられる。
(7) 本発明の多孔質体装置は、上記（１）乃至（６）いずれか記載の多孔質体（第１の多孔質体）と、この第１の多孔質体よりも上流側に配置された，該多孔質体の貫通孔より孔形状の大きい上記（１）乃至（６）いずれか記載の別な多孔質体（第２の多孔質体）とを備えている。こうした構成の多孔質体装置によれば、異なるサイズの物質を集めることができる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
図１（Ａ），（Ｂ）を参照する。但し、図１（Ａ）は本発明の実施例１に係る多孔質体の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。
図中の符番１は多孔質体を示す。多孔質体１は、全体が磁性材料から構成された多孔質本体２に、同形状の複数の貫通孔３を形成した構成となっている。貫通孔３は、多孔質本体２の一方向（厚み方向）に等間隔で形成されている。ここで、貫通孔３の断面形状は円形であるが、三角形、四角形などの多角形でも良い。また、貫通孔３の断面寸法（直径）は、多孔質本体２の厚さ方向に対して平均寸法の±１０％以内の孔径精度である。

実施例１の多孔質体によれば、多孔質本体２の全体が磁性材料で構成されているので、長期に渡って鉄分などを含む汚染物質が効率的に分離除去できる他、初期の機能が長期に渡って維持できるという効果を有する。

（実施例２）
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照する。但し、図２（Ａ）は本発明の実施例２に係る多孔質体の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う概略的な断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の部分拡大図を示す。
図中の符番１１は多孔質体を示す。多孔質体１１は、多孔質本体１２に同形状の複数の貫通孔１３を形成し、更に多孔質本体１２の表面に磁性材料層１４を形成した構成となっている。貫通孔１３は四角形状で、多孔質本体１２の一方向（厚み方向）に等間隔で形成されている。貫通孔１３の断面寸法（各長さ）は、多孔質本体１２の厚さ方向に対して平均寸法の±１０％以内の孔径精度である。

実施例２の多孔質体によれば、多孔質本体１２の厚み方向に複数の貫通孔１３を形成し、かつ多孔質本体１２の表面に磁性材料層１４を形成した構成になっているので、実施例１と同様な効果が得られる。
なお、図２では、貫通孔の断面形状は四角形状であるが、丸形、あるいは四角形以外の三角形などの多角形状でもよい。

図３は、本発明に係る多孔質体（分布（ａ））と一般的な多孔質体（分布（ｂ））の孔径割合の分布図を示す。一般的な多孔質体の孔径分布は、平均孔径を中心に大きい孔径、小さい孔径と幅広い分布を有する。これに対して、本発明の多孔質体は、平均孔径を中心に孔径分布が極端に小さいことが特徴である。さらに、孔径は長手方向に対して均一形状を有することが特徴である。そのため、上記多孔質体を物質の分離除去の膜として使用した場合、分離除去したい異物は貫通孔表面部で取られ、貫通孔内部での詰まりが少なくなる。そのため、膜表面部の掃除を行うことで、繰り返し使用が可能となる。

図４は、本発明に係る多孔質体と一般的な多孔質体を膜として使用した場合の繰返し使用回数の比較を示す。図４より、一般的な多孔質体の繰返し回数を１０とした場合の比較値で見ると、本発明の多孔質体では１０倍以上の繰返し使用が可能となる。

分離除去したい異物に磁性を持った物質が含まれている場合は、本発明の多孔質材料を磁化させることにより、孔部だけではなく孔部でない多孔質材料表面においても磁性を有した物質を効率的に、または選択的に取り除くことができる。

（実施例３）
図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照する。ここで、図５（Ａ）は本発明の実施例３に係る多孔質体装置の概略的な全体図を、図５（Ｂ）は図５（Ａ）で使用される第２の多孔質体の平面図を、図５（Ｃ）は図５（Ａ）で使用される第１の多孔質体の概略的な平面図を示す。図５は、図１の多孔質体を流体中の異物を分離・除去用に用いた例を示す。

図中の符番２１は筒状部材を示す。この筒状部材２１の下流側には、図５（Ｃ）に示すように、同一形状の複数の貫通孔２２ａが厚み方向に形成された膜状の第１の多孔質体２２が配置されている。筒状部材２１の上流側には、図５（Ｂ）に示すように、同一形状の複数の貫通孔２３ａが厚み方向に形成された膜状の第２の多孔質体２３が配置されている。ここで、第２の多孔質体２３の厚みは第１の多孔質体２２の厚みより厚く、貫通孔２３ａの径は貫通孔２２ａの径よりも大きい。
実施例３の多孔質体装置によれば、同一形状の貫通孔の径の異なる２種類の第１・第２の多孔質体２２，２３を筒状部材２１に夫々配置することにより、第１の多孔質体２２の貫通孔２２ａ，第２の多孔質体２３の貫通孔２３ａの夫々の形状に合致したサイズの物質を選択的に集めることができる。

（実施例４）
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照する。ここで、図６（Ａ）は本発明の実施例４に係る多孔質体装置の概略的な全体図を、図６（Ｂ）は図６（Ａ）で使用される第２の多孔質体の平面図を、図６（Ｃ）は図６（Ａ）で使用される第１の多孔質体の概略的な平面図を示す。図６は、図１の多孔質体を流体中の異物を分離・除去用に用いた例を示す。なお、図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。

図中の符番２５は、筒状部材２１の上流側に配置された膜状の第２の多孔質体を示す。この第２の多孔質体２５は、図２で述べたように、磁性材料からなる多孔質本体に同一形状の複数の貫通孔２５ａを形成し、さらに多孔質本体の表面に金属膜例えばアルミニウム膜を形成した構成となっている。第２の多孔質体２５の厚みは第１の多孔質体２２の厚みより厚く、貫通孔２５ａの径は貫通孔２２ａの径よりも大きい。

実施例４の多孔質体装置によれば、第１の多孔質体２２の上流側に、多孔質本体表面にアルミニウム膜を形成した第２の多孔質体２５を配置した構成になっているため、本発明の多孔質体の異物衝突による衝撃性を緩和し、異物によるエロージョンを抑制することができ、多孔質体の寿命をさらに伸ばすことができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施例１に係る多孔質体の説明図である。 本発明の実施例２に係る多孔質体の説明図である。 本発明の多孔質体と一般的な多孔質体の口径割合を示す分布図である。 本発明の多孔質体と一般的な多孔質体の繰返し回数特性を示す図である。 本発明の実施例３に係る多孔質体装置の説明図である。 本発明の実施例４に係る多孔質体装置の説明図である。

符号の説明

１，１１，２２，２３…多孔質体、２，１２…多孔質本体、３，１３，２２ａ，２３ａ２５ａ…貫通孔、２４…筒状部材、１４…磁性材料層。

Claims (9)

1. 多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、かつ多孔質本体全体が磁性材料から構成されていることを特徴とする多孔質体。
2. 多孔質本体の厚み方向に沿って複数個の貫通孔を有し、かつ多孔質本体表面全体に磁性材料層が形成されていることを特徴とする多孔質体。
3. 前記貫通孔の向きに直角方向の断面形状が、円、角のどちらかであることを特徴とする請求項１若しくは２記載の多孔質体。
4. 前記貫通孔の断面寸法は、多孔質本体の厚さ方向に対して平均寸法の±１０％以内であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の多孔質体。
5. 多孔質本体または磁性材料層の表面に耐水性膜がコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一記載の多孔質体。
6. 多孔質本体または磁性材料層の表面に断熱性膜がコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一記載の多孔質体。
7. 多孔質本体または磁性材料層の表面に耐薬品性膜がコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一記載の多孔質体。
8. 流体中の異物を分離・除去用の膜に用いられることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一記載の多孔質体。
9. 請求項１乃至８いずれか記載の多孔質体と、この多孔質体よりも上流側に配置された，該多孔質体の貫通孔より孔形状の大きい貫通孔が形成された請求項１乃至８いずれか一記載の別な多孔質体を備えたことを特徴とする多孔質体装置。

Images