JP2774097B2

JP2774097B2 - 繊維状活性炭フィルター

Info

Publication number: JP2774097B2
Application number: JP13646797A
Authority: JP
Inventors: 純長浜; 義貴中東; 武士前田; 一久宮田; 利夫伊達; 保夫松下
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH1052616A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維状活性炭製の
フィルター材を用いた繊維状活性炭フィルターに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維状活性炭製のフィルター材としての
フェルト加工品（以下、フィルター材と称する）を得る
場合、従来一般に、各種の合成繊維や天然繊維などを反
毛式カード機およびニードルパンチ機によって処理し、
必要な引張強度を備えた各種フェルトを作成している。

【０００３】ところが、例えば、繊維状活性炭の場合
は、その原料繊維の伸度が 5％未満であるといったよう
に、繊維状活性炭における原料繊維の伸度が小さく、前
述の従来方法と同じようにしてフェルト加工を行って
も、その製造されたフェルトにおいて引張強度が不足
し、二次加工などによる実用化が困難であった。そこ
で、従来では、ポリエステルやアラミド系繊維のよう
に、 5〜15％の伸度を有する繊維を補強用として混合し
てフィルター材を作成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、所定の
引張強度を備えさせるためには、得られるフィルター材
の総重量の20％以上、補強用の繊維を混合する必要があ
る。そのため、繊維状活性炭の含有重量が80％未満にな
ってしまい、補強に起因して繊維状活性炭の含有重量が
減少するとともに、得られたフィルター材において、外
表面に占める繊維状活性炭の割合も減少し、繊維状活性
炭が持っている本来の機能性が低下する問題があった。

【０００５】また、上述問題を解消するものとして、実
開昭５４−１３９７８２号公報に、有機質繊維層と繊維
状活性炭による活性炭素繊維層とをニードルパンチによ
って結合した活性炭素繊維構造体が開示されているが、
有機質繊維層で補強するためには、所定の厚みの有機質
繊維層を必要とし、それらの活性炭素繊維構造体を通気
する場合に、補強のための有機質繊維層自体での圧力損
失が大きく、フィルターとして使用するときに、繊維状
活性炭の吸着能力を十分活かすことができない欠点があ
った。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、繊維状活性炭
の機能性を低下させないようにするとともに圧力損失を
減少させずに、また、再生処理を水蒸気雰囲気下で行う
ような場所にも、フィルター材の縮み変形による影響少
なく好適に使用できる繊維状活性炭フィルターを提供で
きるようにすることを目的とし、また、請求項２に係る
発明は、フィルター材の保形性を向上できるようにする
ことを目的とし、また、請求項３に係る発明は、再生処
理を水蒸気雰囲気下で行う際のフィルター材のずれ落ち
を良好に防止できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の繊
維状活性炭フィルターは、このような目的を達成するた
めに、開口率80％以上の網目を有する網の両側それぞれ
に通気性を有するように繊維状活性炭を配し、両繊維状
活性炭の少なくとも一方の一部の繊維を、網の網目を通
して他方側の繊維状活性炭に絡み付かせてフィルター材
を構成し、上端側を平坦な底面にした有底筒状の凸部を
備えた下側凸状部材と、中空筒状の凸部を備えた上側凸
状部材とに対し、所定間隔を隔てた状態の両凸部にわた
って、通気可能な芯材を連接し、両凸部の外周面と芯材
の外周面を筒状に被覆するようにフィルター材を巻き付
けて構成する。

【０００８】網としては、ポリエステル、アクリル、ポ
リプロピレンなどのプラスチック製のネット状成形品
や、金網のような金属製のネット状成形品、炭素繊維製
のネット状成形品、更には、ガラス繊維製のネット状成
形品などが使用でき、プラスチック製のネット状成形品
の場合であれば、得られるフィルター材を使用する雰囲
気に適した材質を選択して使用することにより、腐蝕損
傷を防止できる利点があり、一方、金属製のネット状成
形品の場合であれば、強度を要求される箇所とか高温雰
囲気下において、耐久性高く好適に使用できる利点があ
り、また、炭素繊維製のネット状成形品は強度が高く、
耐熱性および耐薬品性が有る。また、ガラス繊維製のネ
ット状成形品の場合であれば、腐食損傷も無く、かつ、
水蒸気雰囲気下でも縮み変形を生じること無く良好に使
用できる利点がある。

【０００９】繊維状活性炭としては、ピッチ系やポリア
クリロニトリル（ＰＡＮ）系、セルロース系などの各種
の繊維状活性炭が使用できる。

【００１０】また、請求項２に係る発明の繊維状活性炭
フィルターは、前述のような目的を達成するために、請
求項１に係る発明の繊維状活性炭フィルターにおける芯
材を筒状の金網で構成する。

【００１１】また、請求項３に係る発明の繊維状活性炭
フィルターは、前述のような目的を達成するために、請
求項１または請求項２に係る発明の繊維状活性炭フィル
ターにおけるフィルター材の上下両端縁側それぞれを両
凸部の外周面に針金で縛り付けて構成する。

【００１２】

【作用】請求項１に係る発明の構成によれば、網を、両
側から繊維状活性炭によって挟み、一方側の繊維状活性
炭の繊維の一部を、あるいは、両側の繊維状活性炭それ
ぞれの繊維の一部をニードルパンチ機などにより網目を
通して他方側に移動させ、他方側の繊維に絡ませ、網を
介して繊維状活性炭を補強保持してフィルター材を構成
する。

【００１３】このフィルター材を、上側凸状部材の中空
凸部と下側凸状部材の有底凸部とにわたって連接された
筒状の金網に巻き付け、フィルター材、金網、その金網
内の筒状空間、中空凸部にわたって通気路を形成してフ
ィルターを構成し、これにより、塗装工場等の排気ガス
中に含まれる有機溶剤ガスや空気中の悪臭成分などを吸
着したり、また、その吸着物を加熱水蒸気によって脱着
したりすることができる。

【００１４】また、請求項２に係る発明の構成によれ
ば、両凸部と筒状の金網の外周面にフィルター材を密着
させて筒状に保形することができる。

【００１５】また、請求項３に係る発明の構成によれ
ば、フィルター材の上下両端縁側を両凸部の外周面に、
針金や細幅の金属製バンドなどの締め付け材で保持し、
加熱水蒸気の吸収などによりフィルター材の重量が増大
しても、そのずれ落ちを防止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。先ず、本発明に係る繊維状活性炭
フィルターに使用するフィルター材について説明する。

【００１７】フィルター材の実施例１図１は、フィルター材の一部展開斜視図であり、ポリプ
ロピレン製の網（日本石油化学株式会社製ＣＯＮＷＥＤ
ネット、型番ＯＶ3018、試料サイズ50mm×100mmで、JIS
Ｌ１０９６に準拠して測定した公称引張強度が縦方向1
7kg、横方向14kg）１の両側に、目付け量150g／m² (両
側で300g／m²) 、比表面積が2000m²/gのピッチ系繊維状
活性炭不織布２ａ，２ｂが配設され、その一方側のピッ
チ系繊維状活性炭不織布２ａの一部の繊維が、網１の網
目３…を通して他方側のピッチ系繊維状活性炭不織布２
ｂに絡み付かされ、フィルター材Ａが構成されている。

【００１８】前記ピッチ系繊維状活性炭不織布として
は、比表面積が 500〜2500m²/gのものが使用でき、ま
た、ピッチ系に限らず、ポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）系、セルロース系などの各種の繊維状活性炭が適用
でき、そして、片面それぞれにおいて、単位面積当り目
付け量で50〜 200g ／m²の繊維状活性炭で構成される。

【００１９】前記網１としては、厚みが 0.2mm程度で、
単位面積当りに占める網目３の開口面積の合計の割合
（以下、開口率と称する）が、約80％以上のもの、好ま
しくは95％以上のものが使用される。なお、開口率の上
限値は、用途に応じて要求される強度を考慮して設定す
れば良い。

【００２０】次に、上記フィルター材Ａの製造方法につ
き、図２の側面図を用いて説明する。

【００２１】（イ）先ず、図２の（ａ）に示すように、
水平コンベア４上に網１の端部を載置し、その網１を搬
送しながら、その上方に設けられた反毛式カード機５を
構成するレーキ状回転体６によって繊維状活性炭７を網
１上に分散供給する。

【００２２】（ロ）網１上に繊維状活性炭７を載置した
状態で、水平コンベア４から上昇コンベア８を介してニ
ードルパンチ機９に搬送供給し、針１０…を突き刺す、
いわゆるニードリングによって繊維状活性炭不織布２ａ
の繊維の一部を、網１の網目３…を通して突出させ、し
かる後に、巻き取りロール１１に巻き取り、網１の片面
側に繊維状活性炭不織布２ａを備えた片面フィルター材
Ｂを得、前段の工程を終了する。

【００２３】（ニ）前述と同じ装置を用い、図２の
（ｂ）に示すように、上昇コンベア８の搬送始端側に設
けられた繰り出しロール１２に、前段の工程で得た片面
フィルター材Ｂを収容しておき、水平コンベア４を駆動
しながら、上方から反毛式カード機５によって繊維状活
性炭７…を分散供給する。

【００２４】（ホ）繊維状活性炭７…を水平コンベア４
から上昇コンベア８に受け渡して上方に搬送しながら、
繰り出しロール１２から、それに巻かれた片面フィルタ
ー材Ｂを、網１側が下側になる状態で上昇コンベア８の
繊維状活性炭７…上に繰り出し供給する。

【００２５】（ヘ）上昇コンベア８からニードルパンチ
機９に搬送供給し、前述の場合と同様にして、再度、ニ
ードリングによって繊維状活性炭不織布２ａの繊維の一
部を、網１の網目３…を通して突出させ、網１の下方の
繊維状活性炭不織布２ｂの繊維に絡み付かせ、両繊維状
活性炭不織布２ａ，２ｂを網１に一体化して巻き取りロ
ール１１に巻き取り、網１の両面側それぞれに繊維状活
性炭不織布２ａ，２ｂを備えたフィルター材Ａを得、後
段の工程を終了し、これによって、網で補強された、補
強された繊維状活性炭フィルター材の製造を完了する。

【００２６】上記のものでは、前段の工程と後段の工程
とを、同じ装置を用いて行うようにしているが、例え
ば、一方の装置を水平コンベア４上などに設け、それに
よって得られる片面フィルター材Ｂを他方の装置に供給
し、フィルター材Ａを連続的に製造するように構成して
も良い。

【００２７】また、例えば、繰り出しロール１２を水平
コンベア４の搬送始端側に設け、水平コンベア４に、網
１が上になる状態で片面フィルター材Ｂを供給し、その
網１上に繊維状活性炭７…を分散供給するように構成
し、ニードルパンチ機９によって、先にニードリングを
行った繊維状活性炭不織布２ａとは別の繊維状活性炭不
織布２ｂに対してニードリングを行い、両繊維状活性炭
不織布２ａ，２ｂそれぞれの一部の繊維どうしを互いに
絡み付かせるようにしても良い。

【００２８】フィルター材の比較例１目付け量 300g ／m²のピッチ系繊維状活性炭 100％を用
いてフィルター材を作成した。

【００２９】フィルター材の比較例２先に従来例で例示したポリエステル繊維を20％混合した
目付け量 300g ／m²のものを用いてフィルター材を作成
した。

【００３０】上記実施例１（表中の）、比較例１（表
中の）および比較例２（表中の）それぞれのフィル
ター材を用い、引張強度およびトルエン吸着能それぞれ
について比較実験したところ、表に示す結果を得た。

【００３１】引張強度は、JIS Ｌ１０９６に準拠して試
料サイズ50mm×100 mmで測定した。トルエン吸着能（g
／g ）は、溶剤蒸気吸着性能試験装置を用い、JIS Ｋ１
４７４に準拠して測定した。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記結果から、本発明の実施例１のフィル
ター材Ａによれば、比較例１および比較例２それぞれの
フィルター材に比べ、引張強度およびトルエン吸着能の
いずれにおいても優れ、しかも、フェルト加工をしない
繊維状活性炭と同じトルエン吸着能が得られており、本
来の機能性のひとつである溶剤吸着性能を全く低下せず
に引張強度を向上できることが明らかであった。

【００３４】フィルター材の実施例２前述実施例１のポリプロピレン製の網に代えて、厚みが
0.2mmで、空間率が95％のガラス繊維製ネット状成形品
（倉敷紡績株式会社製クレネット、型番Ｇ３３８０、試
料サイズ 100mm×100 mmで、JIS Ｌ１０９６に準拠して
測定した公称引張強度が縦方向75kg、横方向72kg）を用
いた。

【００３５】前述実施例１および実施例２のフィルター
材それぞれを、試料サイズ 100mm×100mm にして乾燥炉
内に入れ、温度 120℃の高温雰囲気下で 1時間加熱保持
してサイズの変化を求めたところ、実施例２のフィルタ
ー材では縮み変形が見られなかったが、実施例１のフィ
ルター材では、縦方向で 7％、横方向で 3％の縮みが見
られた。

【００３６】この結果から、網をガラス繊維製のネット
状成形品で形成することにより、耐熱性に優れた補強さ
れた繊維状活性炭フィルター材を得られることが明らか
である。

【００３７】フィルター材の実施例３網１の片面側に、比表面積が 700m²/gのピッチ系繊維状
活性炭不織布２ａを配してニードリングを施した後、他
方側に、比表面積が1500m²/gのピッチ系繊維状活性炭不
織布２ｂを、前記のものの 2/3の重量分だけ配し、ニー
ドリングを施してフィルター材Ａを作成した。

【００３８】この実施例３のフィルター材によれば、全
体としての比表面積は約1000m²/gでありながら、一方側
のピッチ系繊維状活性炭不織布２ａにおける細孔半径は
小さくて吸着力を大きくでき、低濃度の溶剤ガスをも良
好に吸着でき、それに対して他方側のピッチ系繊維状活
性炭不織布２ｂにおける細孔半径は大きくて吸着量を大
にでき、高濃度の溶剤ガスを多量に吸着でき、吸着しよ
うとする溶剤ガスの濃度のいかんにかかわらず、溶剤ガ
スを良好に吸着できる利点を有している。

【００３９】実施例３のフィルター材を用い、天然ガス
（都市ガス）中の付臭成分であるジメチルサルファイド
を濃度2ppmで流し、その破過吸着量を測定したところ、
9.1mg/gであり、例えば、細孔半径の小さい比表面積が
700m²/gのピッチ系繊維状活性炭不織布の場合には破過
吸着量が 7.5mg/gであるのに対し、それよりも比表面積
が大きいにもかかわらず破過吸着量を増大でき、全体と
して良好な吸着性能を得られることが明らかであった。

【００４０】実施例３においては、吸着しようとする溶
剤ガスの性状に応じて、網１の一方側のピッチ系繊維状
活性炭不織布２ａと他方側のピッチ系繊維状活性炭不織
布２ｂとの比表面積を互いに異ならせるようにすれば良
く、また、得ようとする全体としての比表面積に応じ
て、両者の重量比を調整すれば良い。

【００４１】この実施例３に使用する網１としては、プ
ラスチック製、金属製、炭素繊維製、ガラス繊維製いず
れのネット状成形品であっても良い。

【００４２】次に、実施例１のフィルター材Ａを用いて
溶剤吸着装置を構成する場合に、上述高温雰囲気下での
縮み変形による性能低下を防止できるように構成した本
発明に係る繊維状活性炭フィルターについて説明する。

【００４３】図３は、繊維状活性炭フィルターを構成す
る円塔状部材の全体正面図、図４は、繊維状活性炭フィ
ルターの全体正面図、図５は、繊維状活性炭フィルター
の全体縦断面図である。

【００４４】鋼板またはステンレス鋼板により形成した
下側凸状部材１３の凸部１３ａの上面と、鋼板またはス
テンレス鋼板により形成した上側凸状部材１４の凸部１
４ａの下部とにわたり、筒状に形成した芯材としての金
網１５が溶接によって連接され、両凸部１３ａ，１４ａ
および金網１５それぞれの外周面全面を被覆するよう
に、前記フィルター材Ａが巻き付けられ、溶剤回収のた
めの加熱水蒸気の供給に起因して網１が縮み変形し、フ
ィルター材Ａの上下幅が短くなってフィルター材Ａと下
側凸状部材１３および上側凸状部材１４それぞれの平板
部分との間に隙間を生じたとしても、その隙間から溶剤
が洩れて吸着不良を生じることを両凸部１３ａ，１４ａ
によって防止できるように構成されている。芯材として
は、上述のような筒状の金網１５に限らず、例えば、両
凸部１３ａ，１４ａに周方向に所定間隔を隔ててロッド
を連接するなど、各種の構成が採用できる。

【００４５】また、フィルター材Ａの上下それぞれにお
いて、針金１６により両凸部１３ａ，１４ａに縛り付け
られており、溶剤回収のために供給される加熱水蒸気を
フィルター材Ａが吸収し、その重量増大に起因してフィ
ルター材Ａがずれ落ち、フィルター材Ａの上端と上側凸
状部材１４との間に隙間を生じ、その隙間から溶剤が洩
れて吸着不良を生じることをより良好に防止できるよう
に構成されている。

【００４６】下側凸状部材１３の凸部１３ａは、有底筒
状体を逆向きにして上端側が平坦な底面になるように構
成され、加熱水蒸気による処理に際し、水滴が溜まるこ
とを防止できるように構成されている。

【００４７】一方、上側凸状部材１４の凸部１４ａは、
中空筒状体で構成され、フィルター材Ａと金網１５と上
側凸状部材１４の凸部１４ａ内空間とを通じて処理ガス
や水蒸気が流されるようになっている。

【００４８】上記構成の繊維状活性炭フィルターを水槽
中に浸漬し、上側凸状部材１４に配管を介してエアーポ
ンプを連通接続し、繊維状活性炭フィルター内にエアー
を供給したところ、フィルター材Ａの全面から気泡が発
生し、フィルター材Ａの上下端それぞれからの洩れが無
いものであった。

【００４９】また、水中より取り出して、24時間静置し
たが、フィルター材Ａのずれ落ちは生じなかった。更
に、上記繊維状活性炭フィルターを溶剤吸着装置に組み
込み、濃度が2000ppm のフロンガス含有ガスをブロアー
によって 3m³/min供給したが、出口側においてフロンガ
スは検知されず、フィルター材Ａによって良好に吸着さ
れていることが明らかであった。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明によれば、繊維状活性炭で網を挟み、その
網目を利用して繊維状活性炭を補強保持するから、得ら
れたフィルター材の外表面のすべてに繊維状活性炭を露
出させることができ、補強構成に影響されること無く、
繊維状活性炭が本来的に持っている機能を 100％発揮さ
せることが可能になった。

【００５１】そのうえ、網に、開口率80％以上の網目を
備えさせるから、溶剤吸着装置などに使用する場合にお
いて、その通気に伴う圧力損失を減少でき、繊維状活性
炭の吸着能力を十分発揮させることができるようになっ
た。

【００５２】また、繊維状活性炭は炭素繊維の表面に微
細な孔を有しており、その強度が非常に弱いため、丁寧
に取り扱わないと、破れなどの損傷を生じやすいが、本
発明によると、その一部の繊維の絡み付きにより、網に
よって補強するから、得られたフィルター材全体として
の強度が高くて容易に取り扱うことができるとともに、
縮み変形を抑えることができる。しかも、両凸部の外周
面と芯材の外周面を筒状に被覆するようにフィルター材
を巻き付けるから、加熱水蒸気などに起因して網の上下
幅が短くなっても、フィルター材の上下両端縁が両凸部
の外周面に接する状態で移動するだけであり、吸着不良
の発生を良好に防止できる。また、網をガラス繊維で形
成する場合には、溶剤吸着装置などに組み込み、加熱水
蒸気の雰囲気下に曝して、溶剤の回収と再生とを行うと
きに、金属製の網のような腐食損傷を回避でき、また、
プラスチック製の網のような縮み変形をも回避でき、そ
の吸着性能を長期にわたって良好に発揮でき、耐久性に
優れた繊維状活性炭フィルターを提供できる。

【００５３】また、請求項２に係る発明によれば、両凸
部と筒状の金網の外周面にフィルター材を密着させて筒
状に保形できるから、保形性を向上できて使用に伴う変
形を抑えることができ、吸着性能および耐久性を一層向
上できる。

【００５４】また、請求項３に係る発明によれば、フィ
ルター材の上下両端縁側を両凸部に締め付け材で保持
し、加熱水蒸気の吸収などによりフィルター材の重量が
増大しても、そのずれ落ちを防止でき、吸着性能を長期
にわたって一層良好に発揮できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルター材の一部展開斜視図である。

【図２】フィルター材の製造方法の説明に供する製造装
置の側面図である。

【図３】繊維状活性炭フィルターを構成する円塔状部材
の全体正面図である。

【図４】繊維状活性炭フィルターの全体正面図である。

【図５】繊維状活性炭フィルターの全体縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…網２ａ，２ｂ…炭素繊維不織布１３…下側凸状部材１３ａ…有底筒状の凸部１４…上側凸状部材１４ａ…中空筒状の凸部１５…芯材としての金網１６…締め付け部材としての針金Ａ…フィルター材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮田一久大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者伊達利夫大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者松下保夫大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口率80％以上の網目を有する網の両側
それぞれに通気性を有するように繊維状活性炭を配し、
前記両繊維状活性炭の少なくとも一方の一部の繊維を、
前記網の網目を通して他方側の繊維状活性炭に絡み付か
せてフィルター材を構成し、上端側を平坦な底面にした
有底筒状の凸部を備えた下側凸状部材と、中空筒状の凸
部を備えた上側凸状部材とに対し、所定間隔を隔てた状
態の両凸部にわたって、通気可能に芯材を連接し、両凸
部の外周面と前記芯材の外周面を筒状に被覆するように
前記フィルター材を巻き付けてあることを特徴とする繊
維状活性炭フィルター。
【請求項２】請求項１に記載の芯材が筒状の金網であ
る繊維状活性炭フィルター。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のフィル
ター材の上下両端縁側それぞれを両凸部の外周面に締め
付け材で縛り付けてある繊維状活性炭フィルター。