JP2023179958A - 吸着体および吸着体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の電磁波を照射することで発熱する吸着体では、発熱によって吸着材を十分に加熱できず、被吸着物質の脱離効率が低下する場合があった。本開示の技術が解決しようとする課題は、電磁波を照射することで発熱する吸着体において、吸着材の加熱を促進して吸着材の脱離効率を向上させることにある。
【解決手段】吸着体１０は、電磁波で発熱する電磁波発熱材１３を有する。吸着体１０は、被吸着物質を吸着可能でありかつ発熱によって吸着した被吸着物質を脱離する吸着材１５を有する。電磁波発熱材１３の含有率は、吸着体１０の表面１１から吸着体１０の中心１２に向かって増加する。
【選択図】図１
【解決手段】吸着体１０は、電磁波で発熱する電磁波発熱材１３を有する。吸着体１０は、被吸着物質を吸着可能でありかつ発熱によって吸着した被吸着物質を脱離する吸着材１５を有する。電磁波発熱材１３の含有率は、吸着体１０の表面１１から吸着体１０の中心１２に向かって増加する。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えば被吸着物質を吸着可能かつ吸着した被吸着物質を脱離して再生可能な吸着体およびその吸着体の製造方法に関する。
例えば自動車等の車両の蒸発燃料処理装置には、蒸発燃料を吸着して脱離するための吸着器が設けられる。吸着器には、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着する多孔質の吸着材が充填される。吸着材に吸着された蒸発燃料は、車両の走行時、すなわち内燃機関の稼働時にパージ通路へと脱離され、内燃機関へ通じる吸気通路に供給される。
多孔質の吸着材は、例えば金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗоｒｋｓ）等の有機無機物、ゼオライト等の無機物、活性炭等の有機物を材料に含む。多孔質の吸着材は、加熱されることで吸着した被吸着物質を脱離する。これにより吸着機能が再生して繰り返し被吸着物質を吸着することができる。例えばマイクロ波等の電磁波を照射することで吸着材を加熱する技術が従来考案されている。ゼオライト等の吸着材は、電磁波の照射による発熱効率が低い。そのため電磁波の照射時のよって発熱するセラミックス、金属塩、金属等の電磁波発熱材を準備し、電磁波発熱材を吸着材と共に利用する技術が考案されている。
特許文献１には、マイクロ波の照射による発熱効率が高い電磁波発熱材（ＳｉＣ）を吸着材（ゼオライト）と混錬させ、混錬物を硬化させた繊維状または粒子状の吸着体が開示される。図９は、電磁波発熱材５１と吸着材５２が混錬される従来の吸着体５０を模式的に示す図である。電磁波発熱材５１と吸着材５２は、吸着体５０の内部においてランダムに分布する。そのため吸着材５２は、電磁波発熱材５１からの熱伝導によって一様には加熱されない。加熱が促進しない領域の吸着材５２は、脱離効率が低下する場合がある。また、吸着体５０の表面において電磁波発熱材５１の露出する比率が多い場合、電磁波発熱材５１が吸着材５２による被吸着物質の吸着または脱離を妨げるおそれがある。
特許文献２には、マイクロ波の照射による発熱効率が高い電磁波発熱材を水ガラスとともに吸着材（活性炭）の表面に固着させる吸着体が開示される。電磁波発熱材が吸着体の外周領域に設けられる。そのため電磁波発熱材の発熱を吸着材の中心まで十分に伝導させることができず、加熱が促進しない領域で脱離効率が低くなる場合がある。また、吸着材の微細な孔を水ガラスで被覆することによって、吸着材の吸着性能が低下する場合が考えられる。上記のように従来の電磁波を照射することで発熱する吸着体では、発熱によって吸着材を十分に加熱できず、被吸着物質の脱離効率が低下する場合があった。
本明細書に開示の技術が解決しようとする課題は、電磁波を照射することで発熱する吸着体において、吸着材の加熱を促進して吸着材の脱離効率を向上させることにある。
本開示の一つの態様によると吸着体は、電磁波で発熱する電磁波発熱材を有する。吸着体は、被吸着物質を吸着可能でありかつ発熱によって吸着した被吸着物質を脱離する吸着材を有する。電磁波発熱材の含有率は、吸着体の表面から吸着体の中心に向かって増加する。
したがって加熱対象である吸着材が吸着体の表面付近に多く含有し、発熱源である電磁波発熱材が吸着体の中心付近に多く含有する。そのため中心付近に多い電磁波発熱材から、表面付近に多い吸着材に向けて熱が伝導する。そのため吸着材の加熱が不十分になることを抑制し、被吸着物質を脱離可能に吸着材の加熱を促進できる。これにより吸着材の脱離効率が向上する。また、吸着材の加熱を促進できることにより、吸着材を低エネルギーで効率良く加熱できる。さらに吸着材を低エネルギーで加熱できることにより、吸着体の冷却時間を短縮できる。
本開示の他の態様によると吸着体は、電磁波で発熱する電磁波発熱材を有する。吸着体は、被吸着物質を吸着可能でありかつ加熱されることで吸着した被吸着物質を脱離する吸着材を有する。吸着体の中心側の内部領域における電磁波発熱材の含有平均値が、吸着体の表面側の外部領域における電磁波発熱材の含有平均値に比べて大きい。
したがって加熱対象である吸着材が吸着体の外部領域に多く含有し、発熱源である電磁波発熱材が吸着体の内部領域に多く含有する。そのため吸着体の内部領域に多い電磁波発熱材から吸着材に向けて熱が伝導する。そのため吸着体の外部領域の吸着材の加熱を促進でき、かつ含有率が低いものの吸着体の内部領域に位置する吸着材も被吸着物質を脱離可能に十分に加熱できる。これにより吸着材の脱離効率が向上する。
本開示の他の態様によると電磁波発熱材は、磁場の変化、電場の変化のうちどちらか一方または両方で発熱する。したがって電磁波を照射する際、磁場と電場は相互に作用しながら互いに変化する。磁場の変化と電場の変化のうちどちらか一方または両方で発熱する電磁波発熱材を用いることにより、例えば磁場の変化でのみ発熱する電磁波発熱材よりも発熱効率が向上する。これにより吸着材の加熱効率を向上させることができ、吸着材の脱離効率をさらに向上させることができる。
本開示の他の態様によると吸着材は、電磁波発熱材に含まれる金属を含む金属有機構造体である。したがって電磁波発熱材を有機物と反応させることで金属有機構造体の吸着材を形成できる。そのため有機物と反応した電磁波発熱材は、吸着材に置換される。これにより中心付近に電磁波発熱材が多く含まれ、かつ表面付近に吸着材が多く含まれる吸着体１０を容易に形成できる。
本開示の他の態様によると電磁波発熱材は、金属、無機金属化合物の少なくとも１つを含む。吸着材は、電磁波発熱材に含まれる金属または金属イオンを含む金属有機構造体である。したがって電磁波発熱材において金属または金属イオンと結合しているイオン等を有機物と置換することで吸着材を形成できる。そのため電磁波発熱材から吸着材への置換を容易にできる。
本開示の他の態様によると吸着材は、吸着体の全表面を覆って設けられる。電磁波発熱材は、吸着体の内側に設けられる。したがって吸着体の中心側の電磁波発熱材から、吸着体の表面側の吸着材に向けて均一的に熱が伝導する。そのため被吸着物質を脱離可能に吸着材を十分に加熱できる。しかも電磁波発熱材は表面に露出しない。そのため電磁波発熱材が介在することによる脱離効率の低下を抑制できる。
本開示の他の態様は吸着体の製造方法である。金属、無機金属化合物のいずれか１つを含みかつ電磁波で発熱する電磁波発熱材を準備する。電磁波発熱材を有機物と反応させて電磁波発熱材の表面を吸着材である金属有機構造体に置換する。電磁波発熱材の吸着材への置換を電磁波発熱材の一部が残るように停止させる。
したがって元の材料である電磁波発熱材と置換するようにして、吸着材を吸着体の表面から中心に向かって形成する。しかも吸着材の内側に電磁波発熱材が残るように吸着体を形成する。そのため中心に近いほど電磁波発熱材の含有率が多く、かつ表面に近いほど吸着材の含有率が多い吸着体を設けることができる。そのため中心付近に多い電磁波発熱材から、表面付近に多い吸着材に向けて熱が伝導する。そのため吸着材の加熱が不十分になることを抑制し、被吸着物質を脱離可能に吸着材の加熱を促進できる。これにより吸着材の脱離効率が向上する。
本開示の他の態様によると、吸着材である金属有機構造体は、電磁波発熱材に含まれる金属または金属イオンを含む。したがって電磁波発熱材を有機物と反応させることで金属有機構造体の吸着材を形成できる。そのため有機物と反応した電磁波発熱材は、吸着材に置換される。これにより中心付近に電磁波発熱材が多く含まれ、表面付近に吸着材が多く含まれる吸着体を容易に形成できる。
本開示の他の態様によると、吸着体の全表面において電磁波発熱材を吸着材に置換する。吸着体の内側において電磁波発熱材を残す。したがって吸着体の中心側の電磁波発熱材から、吸着体の表面側の吸着材に向けて均一的に熱が伝導する。そのため被吸着物質を脱離可能に吸着材を十分に加熱できる。しかも電磁波発熱材は表面に露出しない。そのため電磁波発熱材が介在することによる脱離効率の低下を抑制できる。
本明細書に開示の技術によれば、電磁波を照射することで発熱する吸着体において、吸着材の加熱を促進して吸着材の脱離効率を向上させることができる。
本開示の好ましい第１の実施形態を、図１～６に基づいて説明する。説明中の同じ参照番号は、重複する説明をしないが、同じ機能を有する同じ要素を意味する。図１は第１実施形態に係る吸着体の断面図、図２は電磁波発熱材の初期状態を示す断面図、図３は図１に示す吸着体の径方向の構造を模式的に示した図、図４は吸着材の分子構造を模式的に示した図である。
図１に示すように吸着体１０は、中心１２を中心とする略球形である。吸着体１０は、電磁波発熱材１３と、吸着材１５を有する。電磁波発熱材１３と吸着材１５は、境界面１４を介して隣接する。電磁波発熱材１３は、電磁波の照射によって発熱する。電磁波発熱材１３から吸着材１５へと境界面１４を介して熱が伝導可能である。吸着材１５は、多孔質材で設けられ、被吸着物質を吸着可能である。また、吸着材１５は、加熱されることで吸着した被吸着物質を脱離して再生する。吸着体１０は、例えば蒸発燃料や炭酸ガス、水蒸気等の被吸着物質を吸着する吸着器と、吸着体１０の吸着性能を再生可能な電磁波発生機を具備する吸着装置に用いられる。
図１，３に示すように電磁波発熱材１３は、表面１１と中心１２の径方向の中間に位置する境界面１４よりも内側で略球形に設けられる。電磁波発熱材１３は表面１１に露出しない。吸着材１５は、境界面１４よりも外側に設けられ、かつ吸着体１０の表面１１全てを覆う。電磁波発熱材１３と吸着材１５は、径方向に層状に重なっている。境界面１４は、表面１１に対して略平行である。電磁波発熱材１３から吸着材１５までの最大距離は、境界面１４から表面１１までの最大距離に相当する。電磁波発熱材１３の含有率は、吸着体１０の表面１１から境界面１４まで略０％であり、境界面１４よりも吸着体１０の中心１２側で１００％近くまで増加する。電磁波発熱材１３の含有平均値は、吸着体１０の中心１２側の内部領域、例えば境界面１４よりも内側の内部領域において、吸着体１０の表面側の外部領域、例えば境界面１４よりも外側の外部領域よりも大きい。なお境界面１４の半径は、例えば中心１２から表面１１までの径方向の距離の３０％，４０％，５０％，６０％，７０％のいずれの大きさであっても良い。
図１，２に示すように吸着体１０は、吸着材１５を形成する前の初期状態において中心１２を中心としかつ電磁波発熱材１３のみで構成される略球形である。この初期状態の吸着体１０の大きさ（径）は、図１に示す形成後の吸着体１０よりも小さい。吸着材１５は多孔質材料であるため、電磁波発熱材１３よりも密度が小さい。そのため吸着体１０の表面１１の大きさは、吸着材１５を形成された後の方が形成される前よりも大きくなる。
図１に示す電磁波発熱材１３は、例えばセラミックス、あるいはその他の金属酸化物や金属塩等の無機金属化合物、あるいは金属である。電磁波発熱材１３は、ケイ素、または１種類以上の金属または１種類以上の金属イオンを含む。電磁波発熱材１３に含まれる金属または金属イオンとして、例えばマグネシウム、カルシウム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン、スカンジウム等が挙げられる。例えばマグネシウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅等の金属イオンがより好ましい。金属または金属イオンは１種類でも良く２種類以上であっても良い。
図１に示すセラミックスの電磁波発熱材１３として、例えば炭化ケイ素、アルミナ、酸化銅（ＣｕＯ）、窒化鉄（Ｆｅ4Ｎ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が挙げられる。金属塩の電磁波発熱材１３として、例えば硫酸アルミニウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。金属の電磁波発熱材１３として、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性の金属が挙げられる。金属は、電磁波を照射する際の磁場の変化で発熱する。セラミックス、金属酸化物、金属塩は、電磁波を照射する際の磁場の変化だけでなく、磁場が発生することで相互作用的に生じる電場の変化によっても発熱する。吸着体１０に照射される電磁波は、例えば周波数が３００ＭＨｚ～３０ＧＨｚのマイクロ波である。
図４に示すように吸着材１５は、いわゆる金属有機構造体（ＭＯＦ）と呼ばれる多孔質構造体である。吸着材１５は、格子状に配列する金属原子２１の間に有機配位子２２が結合する構造で構成される。金属原子２１は、電磁波発熱材１３（図１参照）に含まれる金属または金属イオンと同種である。電磁波発熱材１３において金属原子２１同士の間には、例えば酸化物イオン、硫酸イオン、塩化物イオン等のアニオン、または同種の金属原子２１が配置される。有機配位子２２は、金属原子２１と配位可能な官能基を有する。有機配位子２２は、電磁波発熱材１３と反応することで元々配置されていたアニオンや金属原子２１と置換される。有機配位子２２で連結される金属原子２１の格子構造の中には、例えば蒸発燃料や炭酸ガス、水蒸気等の被吸着物質分子２３を収容可能なスペースが形成される。そのため吸着材１５は、被吸着物質分子２３を格子構造の間に吸着できる。また、吸着材１５が加熱された際には、吸着された被吸着物質分子２３が格子構造内から脱離する。有機配位子２２は、例えばカルボキシル基、イミダゾール基、水酸基、スルホン酸基、ピリジン基、三級アミン基、アミド基、チオアミド基などの金属原子２１と配位可能な官能基を有する。有機配位子２２は、例えば２以上の配位性の官能基を芳香環、不飽和結合などの剛直構造を有する骨格に置換した構造である。
図１に示す吸着体１０を形成する過程を説明する。先ず図２に示すように電磁波発熱材１３のみで構成される吸着体１０の粒子を開始材料として、有機物を含む有機溶媒に接触させる。表面１１付近に位置する電磁波発熱材１３は、有機物と反応して図４に示す構造の吸着材１５に置換される。これにより表面１１付近に吸着材１５の層が形成される。電磁波発熱材１３と有機物との反応を引き続き進めることにより、電磁波発熱材１３の表面において吸着材１５への置換が吸着体１０の表面１１側から中心１２に向かって進行する。表面１１から境界面１４までの領域の電磁波発熱材１３が吸着材１５へと置換された時点で、電磁波発熱材１３と有機物との反応を停止させる。これにより境界面１４よりも内側で電磁波発熱材１３が残り、かつ境界面１４の外側で吸着材１５が表面１１を覆う吸着体１０が形成される。電磁波発熱材１３の大きさは、吸着材１５の形成後の方が開始材料時よりも小さくなる。一方、吸着体１０の表面１１の大きさは、吸着材１５の密度が電磁波発熱材１３の密度よりも小さいため、吸着材１５の形成後の方が開始材料時よりも大きくなる。
図５，６に示すように複数の吸着体１０が形成途中で凝集する場合がある。そのため１つに凝集した吸着材１５の中に複数の電磁波発熱材１３が分散して含まれる。この場合も、吸着体１０の表面１１に近いほど吸着材１５が多く、吸着体１０の中央に近いほど電磁波発熱材１３が多い構造になる。また、吸着材１５が吸着体１０の表面１１を覆っており、分散したそれぞれの電磁波発熱材１３は表面１１に露出しない構造になる。なお、図６において表面１１よりも外側の濃灰色の領域は、吸着体１０の断面を観察するために吸着体１０を包理する包理樹脂１６である。
上述するように吸着体１０は、図１に示すように電磁波で発熱する電磁波発熱材１３を有する。吸着体１０は、被吸着物質を吸着可能でありかつ発熱によって吸着した被吸着物質を脱離する吸着材１５を有する。電磁波発熱材１３の含有率は、吸着体１０の表面１１から吸着体１０の中心１２に向かって増加する。
したがって加熱対象である吸着材１５が吸着体１０の表面１１付近に多く含有し、発熱源である電磁波発熱材１３が吸着体１０の中心１２付近に多く含有する。そのため中心１２付近に多い電磁波発熱材１３から、表面１１付近に多い吸着材１５に向けて熱が伝導する。そのため吸着材１５の加熱が不十分になることを抑制し、被吸着物質を脱離可能に吸着材１５の加熱を促進できる。これにより吸着材１５の脱離効率が向上する。また、吸着材１５の加熱を促進できることにより、吸着材１５を低エネルギーで効率良く加熱できる。さらに吸着材１５を低エネルギーで加熱できることにより、吸着体１０の冷却時間を短縮できる。
図１に示すように吸着体１０は、電磁波で発熱する電磁波発熱材１３を有する。吸着体１０は、被吸着物質を吸着可能でありかつ加熱されることで吸着した被吸着物質を脱離する吸着材１５を有する。吸着体１０の中心１２側の内部領域における電磁波発熱材１３の含有平均値が、吸着体１０の表面１１側の外部領域における電磁波発熱材１３の含有平均値に比べて大きい。
したがって加熱対象である吸着材１５が吸着体１０の外部領域に多く含有し、発熱源である電磁波発熱材１３が吸着体１０の内部領域に多く含有する。そのため吸着体１０の内部領域に多い電磁波発熱材１３から吸着材１５に向けて熱が伝導する。そのため吸着体１０の外部領域の吸着材１５の加熱を促進でき、かつ含有率が低いものの吸着体１０の内部領域に位置する吸着材１５も被吸着物質を脱離可能に十分に加熱できる。これにより吸着材１５の脱離効率が向上する。
図１に示すように電磁波発熱材１３は、磁場の変化、電場の変化のうちどちらか一方または両方で発熱する。したがって電磁波を照射する際、磁場と電場は相互に作用しながら互いに変化する。磁場の変化と電場の変化のうちどちらか一方または両方で発熱する電磁波発熱材１３を用いることにより、例えば磁場の変化でのみ発熱する電磁波発熱材よりも発熱効率が向上する。これにより吸着材１５の加熱効率を向上させることができ、吸着材１５の脱離効率をさらに向上させることができる。
磁場の変化による材料の発熱し易さは、その材料の透磁率に基づく。電場の変化による材料の発熱し易さは、その材料の誘電率に基づく。電磁波発熱材１３と吸着材１５の材料は、電磁波発熱材１３の透磁率と誘電率の方が吸着材１５の透磁率と誘電率よりも大きくなるように設定される。透磁率と誘電率は、温度や照射される電磁波の周波数によって変化する。吸着装置は、例えば２０～３５℃の温度条件で使用される。吸着装置の電磁波発生機から照射される電磁波の周波数は、例えば２．４５ＧＨｚ、９１５ＭＨｚである。透磁率と誘電率は、ＪＩＳ Ｃ２５６５に記載される規格に準拠した方法または同軸透過法によって測定される。透磁率と誘電率は、吸着装置が使用される２０～３５℃の温度条件で測定するのがより好ましい。ＪＩＳ Ｃ２５６５では、透磁率の測定周波数を９ＧＨｚ～１０ＧＨｚとし、誘電率の測定周波数を８．２ＧＨｚ～１２．４ＧＨｚとしている。透磁率と誘電率は、２．４５ＧＨｚ、９１５ＭＨｚ等の周波数を含む範囲を測定周波数にして測定するのがより好ましい。例えば測定周波数が３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの範囲で透磁率と誘電率を測定するのが好ましい。
図１に示すように吸着材１５は、電磁波発熱材１３に含まれる金属を含む金属有機構造体である。したがって電磁波発熱材１３を有機物と反応させることで金属有機構造体の吸着材１５を形成できる。そのため有機物と反応した電磁波発熱材１３は、吸着材１５に置換される。これにより中心１２付近に電磁波発熱材１３が多く含まれ、かつ表面１１付近に吸着材１５が多く含まれる吸着体１０を容易に形成できる。
図１に示すように電磁波発熱材１３は、金属、無機金属化合物の少なくとも１つを含む。吸着材１５は、電磁波発熱材１３に含まれる金属または金属イオンを含む金属有機構造体である。したがって電磁波発熱材１３において金属または金属イオンと結合しているアニオンや同種の金属原子２１等を有機物と置換することで吸着材１５を形成できる。そのため電磁波発熱材１３から吸着材１５への置換を容易にできる。
図１に示すように吸着材１５は、吸着体１０の全ての表面１１を覆って設けられる。電磁波発熱材１３は、吸着体１０の内側に設けられる。したがって吸着体１０の中心１２側の電磁波発熱材１３から、吸着体１０の表面１１側の吸着材１５に向けて均一的に熱が伝導する。そのため被吸着物質を脱離可能に吸着材１５を十分に加熱できる。しかも電磁波発熱材１３は表面１１に露出しない。そのため電磁波発熱材１３が介在することによる脱離効率の低下を抑制できる。
図１に示すように吸着体１０の製造方法は、金属、無機金属化合物のいずれか１つを含みかつ電磁波で発熱する電磁波発熱材１３を準備する。電磁波発熱材１３を有機物と反応させて電磁波発熱材１３の表面を吸着材１５である金属有機構造体に置換する。電磁波発熱材１３の吸着材１５への置換を電磁波発熱材１３の一部が残るように停止させる。
したがって元の材料である電磁波発熱材１３と置換するようにして、吸着材１５を吸着体１０の表面１１から中心１２に向かって形成する。しかも吸着材１５の内側に電磁波発熱材１３が残るように吸着体１０を形成する。そのため中心１２に近いほど電磁波発熱材１３の含有率が多く、かつ表面１１に近いほど吸着材１５の含有率が多い吸着体１０を設けることができる。そのため中心１２付近に多い電磁波発熱材１３から、表面１１付近に多い吸着材１５に向けて熱が伝導する。そのため吸着材１５の加熱が不十分になることを抑制し、被吸着物質を脱離可能に吸着材１５の加熱を促進できる。これにより吸着材１５の脱離効率が向上する。
図１に示すように、吸着材１５である金属有機構造体は、電磁波発熱材１３に含まれる金属または金属イオンを含む。したがって電磁波発熱材１３を有機物と反応させることで金属有機構造体の吸着材１５を形成できる。そのため有機物と反応した電磁波発熱材１３は、吸着材１５に置換される。これにより中心１２付近に電磁波発熱材１３が多く含まれ、表面１１付近に吸着材１５が多く含まれる吸着体１０を容易に形成できる。
図１に示すように、吸着体１０の全ての表面１１において電磁波発熱材１３を吸着材１５に置換する。吸着体１０の内側において電磁波発熱材１３を残す。したがって吸着体１０の中心１２側の電磁波発熱材１３から、吸着体１０の表面１１側の吸着材１５に向けて均一的に熱が伝導する。そのため被吸着物質を脱離可能に吸着材１５を十分に加熱できる。しかも電磁波発熱材１３は表面１１に露出しない。そのため電磁波発熱材１３が介在することによる脱離効率の低下を抑制できる。
図７，８に基づいて本開示の第２の実施形態を説明する。図７は第２実施形態に係る吸着体の断面図、図８は図５に示す吸着体の径方向の構造を模式的に示した図である。吸着体３０は、中心１２を中心とする略球形である。吸着体３０は、電磁波発熱材１３と、吸着材１５を有する。電磁波発熱材１３は、中心１２の周囲に設けられる。吸着材１５は、電磁波発熱材１３を覆うようにして吸着体３０の表面１１の周囲に多く設けられる。電磁波発熱材１３の一部は表面１１で露出する。
図７，８に示すように電磁波発熱材１３と吸着材１５の境界面１４は、表面１１に対して概ね平行であるが、一部が表面１１と交差する。電磁波発熱材１３から吸着材１５までの最大距離は、境界面１４と表面１１との径方向の最大距離に相当する。電磁波発熱材１３の含有率は、吸着体３０の表面１１から中心１２に向かうにしたがって増加する。吸着体３０は、表面１１と中心１２の径方向の中間に位置しかつ中心１２を中心とする球面状の中間面３１を基準にして、中間面３１よりも内側の内部領域３１ａと、中間面３１よりも外側の外部領域３１ｂに区別できる。電磁波発熱材１３の含有平均値は、内部領域３１ａにおいて外部領域３１ｂよりも大きい。なお中間面３１の半径は、中心１２から表面１１までの径方向の距離の半分とは限らず、例えば中心１２から表面１１までの径方向の距離の３０％，４０％，５０％，６０％，７０％のいずれの大きさであっても良い。
図７に示す吸着体３０を形成する過程を説明する。先ず図２に示すように電磁波発熱材１３のみで構成される粒子を開始材料として、有機物を含む有機溶媒に接触させる。表面１１付近に位置する電磁波発熱材１３は、有機物と反応して図４に示す構造の吸着材１５に置換される。これにより表面１１付近に吸着材１５の層が形成される。電磁波発熱材１３と有機物との反応を引き続き進めることにより、電磁波発熱材１３の表面において吸着材１５への置換が吸着体３０の表面１１側から中心１２に向かって進行する。表面１１から所定の径方向の深さまでの領域で電磁波発熱材１３が吸着材１５へと置換された時点で、電磁波発熱材１３と有機物との反応を停止させる。これにより中心１２付近で電磁波発熱材１３が残り、かつ表面１１付近で吸着材１５の含有率が多い吸着体３０が形成される。
以下に本開示に係る実施例について具体的に説明する。本開示はこれらの実施例に何ら限定されることはない。
図１に示すように電磁波発熱材１３は、酸化銅（ＣｕＯ）である。径が１０μｍ～５０μｍである略球形の粒子の電磁波発熱材１３を開始材料として、有機配位子（有機物）を含んだ有機溶媒に接触させる。表面１１に近い電磁波発熱材１３では、酸化物イオンが有機配位子に置換されて金属有機構造体の吸着材１５が形成される。表面１１よりも内側の境界面１４までの領域の電磁波発熱材１３が吸着材１５に置換された時点で、電磁波発熱材１３と有機配位子の反応を停止させる。吸着体１０は、境界面１４よりも中心１２側に電磁波発熱材１３が残り、かつ境界面１４よりも表面１１側に吸着材１５が形成される層状で設けられる。吸着材１５は、表面１１の全てを覆う。
図１に示すように電磁波発熱材１３は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）である。径が１０μｍ～５０μｍである略球形の粒子の電磁波発熱材１３を開始材料として、実施例１と同様にして酸化物イオンを有機配位子と置換して金属有機構造体の吸着材１５を形成する。実施例１と同様に電磁波発熱材１３と吸着材１５が径方向において層状の吸着体１０を形成する。
以上、具体的な実施形態について説明したが、本願で開示する技術はその他各種変更を加えた形態でも実施可能なものである。実施形態では、略球形の吸着体１０，３０を例示したが、吸着体１０，３０の形状はこれに限定されず、例えば円柱状、角柱状等であっても良い。電磁波発熱材１３から吸着材１５への置換を停止させる方法として、例えば吸着体１０，３０を有機物が含まれる有機溶媒から離間させることで反応を停止させても良い。あるいは、電磁波発熱材１３から吸着材１５への置換が不活性化する条件下に吸着体１０，３０を晒すことで反応を停止させても良い。
１０…吸着体
１１…表面
１２…中心
１３…電磁波発熱材
１４…境界面
１５…吸着材
１６…包理樹脂
２１…金属原子
２２…有機配位子
２３…被吸着物質分子
３０…吸着体
３１…中間面、３１ａ…内部領域、３１ｂ…外部領域
５０…吸着体
５１…電磁波発熱材
５２…吸着材
１１…表面
１２…中心
１３…電磁波発熱材
１４…境界面
１５…吸着材
１６…包理樹脂
２１…金属原子
２２…有機配位子
２３…被吸着物質分子
３０…吸着体
３１…中間面、３１ａ…内部領域、３１ｂ…外部領域
５０…吸着体
５１…電磁波発熱材
５２…吸着材
Claims (9)
- 吸着体であって、
電磁波で発熱する電磁波発熱材と、
被吸着物質を吸着可能でありかつ発熱によって吸着した前記被吸着物質を脱離する吸着材を有し、
前記電磁波発熱材の含有率は、前記吸着体の表面から前記吸着体の中心に向かって増加する吸着体。 - 吸着体であって、
電磁波で発熱する電磁波発熱材と、
被吸着物質を吸着可能でありかつ加熱されることで吸着した前記被吸着物質を脱離する吸着材を有し、
前記吸着体の中心側の内部領域における前記電磁波発熱材の含有平均値が、前記吸着体の表面側の外部領域における前記電磁波発熱材の含有平均値に比べて大きい吸着体。 - 請求項１または２に記載の吸着体であって、
前記電磁波発熱材は、磁場の変化、電場の変化のうちどちらか一方または両方で発熱する吸着体。 - 請求項１または２に記載の吸着体であって、
前記吸着材は、前記電磁波発熱材に含まれる金属を含む金属有機構造体である吸着体。 - 請求項４に記載の吸着体であって、
前記電磁波発熱材は、金属、無機金属化合物の少なくとも１つを含み、
前記吸着材は、前記電磁波発熱材に含まれる金属または金属イオンを含む金属有機構造体である吸着体。 - 請求項１または２に記載の吸着体であって、
前記吸着材は、前記吸着体の全表面を覆って設けられ、
前記電磁波発熱材は、前記吸着体の内側に設けられる吸着体。 - 吸着体の製造方法であって、
金属、無機金属化合物のいずれか１つを含みかつ電磁波で発熱する電磁波発熱材を準備し、
前記電磁波発熱材を有機物と反応させて前記電磁波発熱材の表面を吸着材である金属有機構造体に置換し、
前記電磁波発熱材の前記吸着材への置換を前記電磁波発熱材の一部が残るように停止させる、吸着体の製造方法。 - 請求項７に記載の吸着体の製造方法であって、
前記吸着材である前記金属有機構造体は、前記電磁波発熱材に含まれる金属または金属イオンを含む、吸着体の製造方法。 - 請求項７または８に記載の吸着体の製造方法であって、
前記吸着体の全表面において前記電磁波発熱材を前記吸着材に置換し、
前記吸着体の内側において前記電磁波発熱材を残す、吸着体の製造方法。
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2022
- 2022-06-08 JP JP2022092946A patent/JP2023179958A/ja active Pending
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2023
- 2023-03-10 WO PCT/JP2023/009234 patent/WO2023238466A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023238466A1 (ja) | 2023-12-14 |
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