JPH05245328A - 通電加熱型吸着体 - Google Patents

通電加熱型吸着体

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JPH05245328A
JPH05245328A JP4047065A JP4706592A JPH05245328A JP H05245328 A JPH05245328 A JP H05245328A JP 4047065 A JP4047065 A JP 4047065A JP 4706592 A JP4706592 A JP 4706592A JP H05245328 A JPH05245328 A JP H05245328A
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JP
Japan
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adsorbent
activated carbon
sintered molded
molded product
sintered
Prior art date
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Pending
Application number
JP4047065A
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English (en)
Inventor
Soichiro Tsujimoto
聡一郎 辻本
Haruyuki Okabe
春志 岡部
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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  • Ceramic Products (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】通電加熱を行ない得る活性炭系吸着体を提供す
ることを主な目的とする。 【構成】1.活性炭の焼結成形品からなる吸着体であっ
て、焼結成形品を通電により加熱するための電極を備え
たことを特徴とする通電加熱型吸着体。 2.焼結成形品がシート状物であり、吸着体が間隔をお
いて積層した複数枚のシート状物により構成されている
上記項1に記載の通電加熱型吸着体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性炭の焼結成形品か
らなる吸着体に関する。
【0002】なお、本明細書において、“%”および
“部”とあるのは、それぞれ“重量%”および“重量
部”を意味する。
【0003】
【従来技術とその問題点】活性炭を使用する吸着体は、
公知である。
【0004】しかしながら、活性炭に大量の電気絶縁性
物質を配合した積層体(ペーパー状のハニカム吸着体)
に通電加熱する場合には、通電加熱に対する電気抵抗が
大きいか或いは電気抵抗が一様でないため、昇温が不可
能であったり、活性炭のみが局所的に赤熱乃至発火した
りする。
【0005】活性炭繊維(ACF)をフェルト状に湿式
成形したシートを使用する吸着体も存在する。しかしな
がら、この形式の吸着体は、ACF含有量が高いので、
昇温性には優れているものの、密度が小さく(0.2g
/cm3 以下)、やはり局所加熱による赤熱、発火など
を生じやすい。
【0006】従って、従来の活性炭を使用する吸着体
は、通電加熱を行なうことが実質上困難であった。その
ため、高温のガス(蒸気、空気、窒素など)による吸着
体の再生を行なう必要があるが、この場合には、長時間
を要し、且つ脱着してくる被吸着物質の濃度を十分に高
くできないという難点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、通
電加熱を行ない得る活性炭系吸着体を提供することを主
な目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を進めた結果、活性
炭の焼結成形品からなる吸着体に電極を付設することに
より、従来技術の問題点が実質的に解消されることを見
出した。
【0009】すなわち、本発明は、下記の通電加熱型吸
着体を提供するものである: 1.活性炭の焼結成形品からなる吸着体であって、焼結
成形品を通電により加熱するための電極を備えたことを
特徴とする通電加熱型吸着体。
【0010】2.焼結成形品がシート状物であり、吸着
体が間隔をおいて積層した複数枚のシート状物により構
成されている上記項1に記載の通電加熱型吸着体。
【0011】本発明において使用する活性炭は、繊維
状、粉末状などの任意の形態のものであって良い。特
に、繊維状活性炭を使用する場合には、繊維同志の絡み
合いおよび繊維方向の高い強度などの構造的特性に基い
て、少量のバインダーの使用により、高強度の焼結体が
得られるので、より好ましい。繊維状活性炭としては、
特に限定されるものではないが、焼結前の性状として、
通常繊維直径2〜30μm程度、繊維長0.1〜10mm
程度、細孔径5〜20オングストローム程度、比表面積
500〜2500m2 /g程度のものを使用することが
好ましい。粒状活性炭としては、平均粒径10〜100
μm程度、比表面積500m2 /g以上の微細なもの
が、吸脱着特性の点から好ましい。
【0012】活性炭の由来についても特に限定されず、
石炭系、石油系、フェノール樹脂系、PAN系、セルロ
ース系、ヤシガラ系、木材系などのいずれであっても良
い。活性炭の焼結成形品は、活性炭100部に必要に応
じて20部以下、より好ましくは2〜20部程度のバイ
ンダーを配合し、均一に混合した後、成形し、焼結する
ことにより、製造される。活性炭単独で焼結を行なって
も、十分な強度の焼結成型品が得られる場合には、バイ
ンダーを使用する必要はない。
【0013】バインダーを使用する場合には、焼結操作
により、活性炭と一体化する材料(以下焼結性バインダ
ーという)が特に好適であり、より具体的には、不融化
炭素(例えば、原料ピッチを不融化処理した未焼成の炭
素)、熱硬化性樹脂(アラミド樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、尿素樹脂など)、不融化した熱溶融性樹
脂(不融化アクリル樹脂、不融化ポリビニルアルコール
樹脂など)などが例示される。さらに、焼結性バインダ
ーを糸状の形態で使用する場合には(例えば、原料ピッ
チを紡糸し、不融化処理した未焼成の炭素繊維を使用す
る場合には)、活性炭の細孔を塞ぐ割合がより少なくな
る。糸状の焼結性バインダーとしては、糸径5〜100
μm程度、長さ0.1〜5mm程度のものを使用すること
が好ましい。
【0014】活性炭または活性炭とバインダーとの配合
物には、必要に応じて、活性炭100部に対して、50
部程度までの補強材をさらに添加しても良い。この様な
添加材としては、麻、紙パルプなどの天然繊維類、ポリ
エチレン糸、ポリプロピレン糸などの熱溶融性繊維類な
どが例示される。
【0015】本発明の吸着体は、例えば、以下の様にし
て製造される。まず、活性炭単独若しくは活性炭と焼結
性バインダーとの均一な混合物或いはさらに補強材を含
む仮成形物を型に入れ、圧力5〜1000kgf/cm2 程度
(より好ましくは、10〜300kgf/cm2 程度)、温度
500〜1500℃程度(より好ましくは、700〜1
100℃程度)の条件下に焼結することにより、焼結成
形品を製造する。
【0016】焼結時の加圧圧力が5kgf/cm2 未満の場合
および/または焼結温度が500℃未満の場合には、焼
結不十分となって、強度が低く、密度の小さい焼結成形
品しか得られない。焼結温度が1500℃を上回る場合
には、活性炭の細孔構造が変化し且つ細孔が焼結性バイ
ンダーにより塞がれる割合が増大して、焼結成形品の吸
着性能が低下する傾向がある。加圧圧力が、1000kg
f/cm2 を上回る場合には、活性炭の細孔が破壊されて、
焼結成形品の吸着性能が低下する虞がある。
【0017】焼結時間は、使用する活性炭の種類、成形
体の形状、焼結性バインダーの種類および量などに応じ
て、適宜選択すれば良いが、通常5秒〜30分程度の範
囲内にある。
【0018】或いは、活性炭として繊維状のものを使用
する場合には、あらかじめ乾式法或いは湿式法により作
成しておいた低密度の予備成形体を焼結しても良い。湿
式法の場合には、活性炭単独、活性炭と焼結性バインダ
ーとの均一な混合物或いはさらに補強材を含む混合物を
水に分散させ、機械的に攪拌して均一な水性スラリーを
調製した後、吸引口を有する成形型を水性スラリー中に
入れ、吸引して予備成形体を得る。この予備成形体を乾
燥した後、型に入れ、上記と同様の条件で焼結すれば良
い。さらに、活性炭として繊維状のものを使用する場合
に、あらかじめ乾式法により不織布の形態としたものを
型に入れ、上記と同様の条件で焼結しても良い。これら
の予備成形体を使用する場合には、取扱いが容易とな
り、密度のむらを防止することができる。特に、湿式法
により作った予備成形体を使用する場合には、その目付
けのむらが小さいので、焼結成形品の密度むらも小さく
なり、好ましい。
【0019】焼結成形品の厚さは、0.05〜2mm程度
とすることが好ましく、0.3〜1mm程度とすることが
より好ましい。焼結成形品の厚さが2mmを上回る場合に
は、厚さが大きくなり過ぎるため、内部に存在する活性
炭が有効に利用されないことがある。また、焼結成形品
の厚さが0.05mm未満となる場合には、必要な強度が
得られないという欠点がある。
【0020】上記の方法で得られた焼結成形品は、密度
が0.4g/cm3 以上という非常に高いものとなり、し
かもそのほとんどが活性炭により構成されているため、
吸着能に優れ、高強度を発揮する。
【0021】本発明の吸着体は、流体を吸着処理する場
合には、その吸着特性、圧力損失などの観点から、上記
の様にして得られた複数枚の焼結成形品を各焼結成形品
間に一定の間隔が存在するように積層した構造を有して
いることが好ましい。この間隔の存在により、焼結成形
品間に被吸着物質を含む液体を低圧損で流し、処理する
ことが可能となる。
【0022】間隔の形成方法は、特に限定されるもので
はないが、例えば、図1に概略的な断面図として示す様
に、平面状の焼結成形品1と波形状の焼結成形品3とを
交互に積層することにより、間隔を形成することができ
る。
【0023】或いは、本発明においては、図2に概略的
な断面図として示す様に、多数の突起7,…7を設けた
複数枚の焼結成形品5,…5を積層しても良い。この様
な突起の例を図3、図4および図5に平面図として示
す。このような突起は、焼結シートの焼結加工時に併せ
て一体的に形成することができる。
【0024】図3に示す焼結成形品1には、円形状の突
起7,…7が縦横方向に規則的に形成されている。図4
に示す焼結成形品1には、円形状の突起7,…7が千鳥
状に規則的に形成されている。これらの円形状の突起
は、規則的なパターンで形成しても良く、或いはランダ
ムに(図示せず)形成しても良い。図5に示す焼結成形
品1には、直線状の突起9,……9が形成されている。
【0025】焼結成形品1を平面図として見た場合に突
起7,…7若しくは9,……9の占める割合は、焼結成
形品1の平面面積の50%以下であることが好ましく、
20〜5%であることがより好ましい。
【0026】複数枚の焼結成形品の間に形成される間隔
(図1の場合には、波形状の焼結成形品3の山と谷との
距離)は、処理流体の性状、吸着体の使用条件などによ
り適宜選択されるが、圧損の大きさおよび吸着体の長さ
を考慮すれば、通常0.05〜5mm程度、より好ましく
は0.2〜2mm程度であり、さらに好ましくは0.3〜
1mm程度である。焼結成形品間の間隔が、0.05mm未
満の場合には、圧損が大きくなって、実用的でなくなる
のに対し、5mmを上回る場合には、活性炭の充填密度が
小さく且つ被吸着物質の拡散抵抗が大きくなり、その結
果、被吸着物質が破過しやすくなる。これを防止しよう
とすれば、吸着体の長さも大きくなって、やはり実用性
に欠けるものとなる。
【0027】図6および図7に電極を付設する前の吸着
体の他の例を断面図として示す。焼結成形品1,3およ
び5には、孔13が設けられている。図8および図9
は、図3および図4に示す焼結成形品5に孔13を設け
た例の平面図をそれぞれ示す。これらの形式の吸着体
は、処理流体を焼結成形品に垂直な方向に流す使用する
ものである。
【0028】図10乃至図13に本発明による電極を付
設した吸着体の例を断面図として示す。
【0029】図10に示す構造の吸着体においては、図
1に示す焼結成形品1および3の積層体の両面に電極1
1,11を設けている。電極を構成する材料としては、
特に制限されるものではないが、例えば、黒鉛、アルミ
ニウムおよびその合金、鉄およびその合金、銅およびそ
の合金などが使用される。吸着体への電極の取付けも、
特に限定されるものではないが、例えば、導電性接着剤
により接合することができる。
【0030】図11に示す構造の吸着体においては、図
2に示す焼結成形品5の積層体(但し、突起を有しない
平面状の焼結成形品1を上面に配置してある)の両面に
電極11,11を設けている。
【0031】図12に示す構造の吸着体においては、図
1に示す焼結成形品1および3の積層体の両端面に電極
11,11を設けている。
【0032】図13に示す構造の吸着体においては、図
2に示す焼結成形品5の積層体の両端面に電極11,1
1を設けている。
【0033】本発明吸着体においては、焼結成形品の炭
素含有量が多く且つその表面を平滑にできるので、焼結
成形品と電極との接触抵抗を小さくすることができる。
【0034】本発明吸着体を使用するに際し、両電極間
に加える電圧は、吸着体の大きさ、形状、昇温の程度な
どにより決められるが、通常50V以下、好ましくは2
〜20V程度である。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、下記の様な顕著な効果
が達成される。
【0036】(1)活性炭の焼結成形品は、密度が高
く、電気絶縁性物質を殆ど含まないので、電気抵抗が小
さく且つ一様で、耐熱性に優れている。従って、通電に
より吸着体を短時間内に一様に昇温することができ、局
所的な異常昇温は生じないし、耐久性にも優れている。
【0037】(2)焼結により得た高密度焼結成形品を
使用するので、従来の熱融着バインダーをその融点近く
の温度で融着させた活性炭含有シートを使用する場合と
異なって、活性炭の細孔がほとんど塞がれることなく残
存している。また。活性炭の含有率が非常に高い。従っ
て、得られた焼結成形品およびこれを使用して形成され
る吸着体は、優れた吸着性能を発揮する。
【0038】(3)上記の様な焼結成形品を一定の間隔
をおいて層状に積層することにより得られる吸着体は、
低圧損で各種の流体を処理することができ、その吸着性
能も極めて優れている。また、積層することにより、吸
着体としての形態保持性にも優れている。
【0039】(4)特に、活性炭として繊維状のものを
使用する場合には、繊維同志の絡み合いおよび繊維長さ
方向の高い強度により、より一層強度に優れた焼結成形
品および吸着体が得られる。
【0040】(5)上記の様な特性を備えた本発明によ
る吸着体は、具体的には、下記の様な用途において、優
れた効果を発揮する。
【0041】(a)溶剤回収装置;脱着に使用する蒸気
或いは不活性ガスの量が減少するので、脱着後の溶剤濃
度が高くなり、凝縮しやすくなる。従って、装置の小形
化、脱着剤の使用量の減少、排水量の減少などにより、
大幅なコストダウンが実現される。
【0042】(b)溶剤濃縮装置;上記溶剤回収装置の
場合と同様の利点が得られる。
【0043】(c)ガス貯蔵タンク;ガスの取出し時の
温度を高くすることができる。また、加熱ヒータ、加熱
用熱交換器が不要となる。
【0044】(d)脱臭装置;装置が小形化され、装置
の再生も容易となる。
【0045】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
【0046】実施例1 比表面積1500m2 /gのピッチ系活性炭素繊維(商
標“A−15”、(株)アドール製)98部および結合
材としてアクリル樹脂系バインダー2部を水に分散さ
せ、炭素繊維長がほぼすべて5mm以下となるまで叩解し
て、均一なスラリーを得た。
【0047】次いで、下部に多数の吸引口を有する平面
状の成形型に上記のスラリーを入れ、吸引を行ない、目
付約360g/m2 の平板の湿式成形シート(100mm
×100mm)を得た後、これを圧力50kg/cm2
温度930℃で20秒間保持することにより、厚さ0.
6mm、嵩密度0.6g/cm3 の平板状の焼結成形品を
得た。
【0048】また、非常に緩やかな波形状の成形型内に
上記と同様にして製造した湿式成形シートを設置し、プ
レス機により圧力50kg/cm2 で加圧しつつ、93
0℃で20秒間保持することにより、厚さ0.6mmで嵩
密度0.6g/cm3 の波形状の焼結成形品を得た。得
られた焼結成形品の波形は、山と谷との高さの差が0.
3mmであり、山と山との間隔が5mmであった。
【0049】上記の様にして得られた平板状の焼結成形
品および波形状の焼結成形品の強度は高く、取扱いに支
障は全くなかった。
【0050】得られた平板状の焼結成形品と波形状の焼
結成形品とを交互に積層して、図6に示す形状の吸着体
(体積200cm3 )を製造し、端面を不織布でシール
した。該吸着体の嵩密度は、約0.47g/cm3 であ
った。
【0051】得られた積層吸着体の両側面を厚さ10mm
の発泡シリコンシートで断熱するとともに、上下両面に
黒鉛製電極を取付け、両電極間に10Vの電極を印加し
たところ、約2.5分後に積層吸着体全体が100〜1
20℃の範囲で且つ幅方向に10℃程度の温度差で昇温
できることが、熱電対による温度測定により確認され
た。
【0052】実施例2 実施例1で得られた吸着体に窒素雰囲気中でベンゼンを
40%吸着させた後、10Vの電圧を印加しつつ、窒素
ガスを15 l/分の割合で流し、ベンゼンの脱着を行
なったた。吸着体のベンゼン吸着量が5%となるまでに
要した時間は、3分以内であった。
【0053】比較例1 実施例1と同様のピッチ系繊維状活性炭70部、木材パ
ルプ22部およびアクリル樹脂系バインダー8部を含む
スラリーを使用して、抄紙手法によりペーパーシートを
調製した。
【0054】得られたペーパーシートの性状は、下記の
通りであった。
【0055】目付:142g/m2 厚さ:0.85mm 嵩密度:0.17g/m3 さらに、実施例1におけると同様の形状の平板状のペー
パーシートと波形状のペーパーシートとを交互に積層し
て、20mm×100mm×100mm(体積200cm3
の吸着体を製造した。この吸着体の嵩密度は、0.13
g/m3 であった。
【0056】この吸着体に実施例1と同様にして電極を
付設し、徐々に電圧を印加していったところ、10Vで
は殆ど昇温できなかった。さらに電圧を上げていくと、
局所的な異常昇温が生じた。
【0057】この吸着体では、昇温に必要な電圧が著し
く高く、且つ一様な昇温ができないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】平面状の焼結成形品と波形状の焼結成形品とに
より構成される本発明による流体処理用吸着体の一例の
概要を示す断面図である。
【図2】突起を有する複数枚の焼結成形品により構成さ
れる本発明による流体処理用吸着体の一例の概要を示す
断面図である。
【図3】円形状の突起を有する平面状の焼結成形品の一
例を示す平面図である。
【図4】円形状の突起を有する平面状の焼結成形品の他
の一例を示す平面図である。
【図5】直線状の突起を有する平面状の焼結成形品の一
例を示す平面図である。
【図6】焼結成形品に孔を設けた本発明による流体処理
用吸着体の一例を示す断面図である。
【図7】焼結成形品に孔を設けた本発明による流体処理
用吸着体の他の一例を示す断面図である。
【図8】図3に示す焼結成形品に孔を設けた例の平面図
である。
【図9】図4に示す焼結成形品に孔を設けた例の平面図
である。
【図10】本発明による吸着体の一例を示す断面図であ
る。
【図11】本発明による吸着体の他の一例を示す断面図
である。
【図12】本発明による吸着体のさらに他の一例を示す
断面図である。
【図13】本発明による吸着体のさらに他の一例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1…平板状の焼結成形品 3…波形状の焼結成形品 5…突起を有する焼結成形品 7…円形の突起 9…直線状の突起 11…電極 13…孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性炭の焼結成形品からなる吸着体であ
    って、焼結成形品を通電により加熱するための電極を備
    えたことを特徴とする通電加熱型吸着体。
  2. 【請求項2】 焼結成形品がシート状物であり、吸着体
    が間隔をおいて積層した複数枚のシート状物により構成
    されている請求項1に記載の通電加熱型吸着体。
JP4047065A 1992-03-04 1992-03-04 通電加熱型吸着体 Pending JPH05245328A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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