(57)【要約】【課題】非共有電子対を有するガス分子を強固に吸着できる吸着剤及びその吸着剤が担持された空気洗浄装置を提供する。【解決手段】本発明の吸着剤(1)は、アンモニアガスが内部に入る穴(3)が形成されており、穴(3)内には、アンモニアガス分子(7)と錯形成する金属イオン(5)が収容されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非共有電子対を有するガス分子(7)を吸着する吸着剤(1)であって、
前記ガス分子(7)と錯形成する金属イオン(5)を有していることを特徴とする吸着剤。
【請求項２】
請求項１に記載の吸着剤(1)において、
水分を吸着するまたは脱離させる穴(3)が、形成されており、
前記金属イオン(5)は、前記穴(3)内に収容されていることを特徴とする吸着剤。
【請求項３】
請求項２に記載の吸着剤(1)において、
前記穴(3)の開口径は、前記ガス分子(7)の径以上であることを特徴とする吸着剤。
【請求項４】
請求項２または３に記載の吸着剤(1)において、
前記穴(3)の開口径は、前記錯体(13)の径より小さいことを特徴とする吸着剤。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の吸着剤(1)において、
前記金属イオン(5)は、鉄（II）イオン、コバルト（II,III）イオン、ニッケル（II）イオン、銅（II）イオン、銀（I）イオン、カドミニウム（II）イオン及び水銀（II）イオンのうち少なくとも一つであることを特徴とする吸着剤。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の吸着剤(1)において、
前記ガス分子(7)は、アンモニアガス分子であることを特徴とする吸着剤。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の吸着剤(1)が担持された空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非共有電子対を有するガス分子を吸着する吸着剤と、吸着剤が担持された空気清浄装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多孔質材料を用いて、悪臭ガスを除去する方法が知られている。例えば、活性炭は、アンモニアガス分子・ホルムアルデヒドガス分子・アセトアルデヒドガス分子などを孔内に取り込んで吸着する。そのため、空気中のたばこの煙やかび臭などが吸着され、その結果、空気を浄化することができる。
【０００３】
また、特許文献１には、あおい科植物の一種であるワタの種子に密生する綿毛や地毛を３００〜６００℃の温度で炭化した炭化物からなるアンモニア吸着剤が開示されている。そして、このアンモニア吸着剤は、吸着性能が繰り返し再生できるとともに、気相及び液相のアンモニアを吸着できる、と記載されている。
【特許文献１】特許第３３１００４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンモニアガスなどの悪臭ガスは、物理吸着により上記の多孔質材料や炭化物などに吸着されるにすぎないため、それほど強固に吸着されるわけではない。そのため、悪臭ガスは、一旦吸着されても吸着剤から解離されてしまう場合があり、その結果、室内の人間が不快感を抱く場合がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、非共有電子対を有するガス分子を強固に吸着できる吸着剤及びその吸着剤が担持された空気洗浄装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、非共有電子対を有するガス分子(7)を吸着する吸着剤(1)である。そして、前記ガス分子(7)と錯形成する金属イオン(5)を有している。
【０００７】
請求項１の発明では、「非共有電子対を有するガス分子(7)」とは、アンモニアガス分子・メチルアミンガス分子・エチルアミンガス分子などである。ここで、アンモニアガス分子は、たばこの煙に含まれており、メチルアミンガス分子及びエチルアミンガス分子は、腐敗した蛋白質が発する臭い、具体的には腐った魚から発せされる臭いに含まれている。また、金属イオン(5)は、穴(3)内に、複数個収容されていることが好ましい。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の吸着剤(1)において、水分を吸着するまたは脱離させる穴(3)が、形成されており、前記金属イオン(5)は、前記穴(3)内に収容されている。そして、穴(3)は、２個以上の開口を備えていてもよいし、貫通孔であってもよい。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の吸着剤(1)において、前記穴(3)の開口径は、前記ガス分子(7)の径以上である。そして、「ガス分子(7)の径」とは、ガス分子(7)を剛体球に近似したときのその剛体球の径を意味する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の吸着剤(1)において、前記穴(3)の開口径は、前記錯体(13)の径より小さい。そして、「錯体(13)の径」は、金属イオン(5)と配位子との関係により決まるが、８Å以上２０Å以下である。
【００１１】
請求項３及び４の発明において、穴(3)は、開口径と空洞内径とが異なるように形成されていることが好ましい。そして、空洞内径は、錯体(13)の径以上であることが好ましく、大きければ大きいほど数多くの錯体(13)を収容可能なため好ましいが、商用上の吸着剤の径を考慮すると、２００Å程度以下であることが好ましい。
【００１２】
請求項５の発明では、請求項１から４のいずれか一つに記載の吸着剤(1)において、前記金属イオン(5)は、鉄（II）イオン、コバルト（II,III）イオン、ニッケル（II）イオン、銅（II）イオン、銀（I）イオン、カドミニウム（II）イオン及び水銀（II）イオンのうち少なくとも一つである。
【００１３】
請求項６の発明では、請求項１から５のいずれか一つに記載の吸着剤(1)において、前記ガス分子(7)は、アンモニアガス分子である。そして、「アンモニアガス分子(7)」の径は約２．８Åであるため、この場合、穴(3)の開口径は、３Å以上２０Åより小さいことが好ましく、さらには３Å以上１５Åより小さいことが好ましく、さらには３Å以上８Åより小さいことが好ましい。
【００１４】
請求項７の発明は、空気清浄装置に関する。そして、請求項１から６のいずれか一つに記載の吸着剤(1)が担持されている。また、請求項７の発明には、熱交換器、調湿装置、空気調和機なども含まれる。
【００１５】
請求項７の発明では、錯形成が進行し、穴(3)内に配位されていないガス分子(7)が存在するようになったときに、そのガス分子(7)を吸着剤(1)から取り外す手段を備えていることが好ましい。その手段としては、例えば、錯体(13)における金属イオン(5)とガス分子(7)との間の結合（配位結合）を解離するために充分な熱エネルギーを供給できる熱源である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、非共有電子対を有するガス分子(7)は、金属イオン(5)と錯形成し、形成された錯体(13)が吸着剤(1)に固着されることにより当該吸着剤(1)に吸着される。すなわち、請求項１の発明では、ガス分子(7)は、化学吸着により吸着されるため、吸着剤に強固に吸着されることとなる。その結果、その室内の人間が不快感を抱くことはない。
【００１７】
請求項２の発明によると、ガス分子(7)は、錯体(13)が穴(3)内に収容されることにより吸着剤(1)に吸着される。従って、室内のアンモニアガスは吸着され、その結果、その室内の人間が不快感を抱くことはない。
【００１８】
請求項３の発明によると、ガス分子(7)が確実に穴(3)内へ収容される。
【００１９】
請求項４の発明によると、錯体(13)を穴(3)内に確実に収容できる。
【００２０】
請求項５の発明は、金属イオン(5)の具体例であり、請求項１から４の発明と略同一の効果を奏する。
【００２１】
請求項６の発明は、ガス分子(7)の具体例であり、請求項１から４の発明と略同一の効果を奏する。
【００２２】
請求項７の発明では、空気を長時間に亘って浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。
【００２４】
本実施形態では、図１及び図２を用いて、吸着剤(1)とその吸着剤(1)を用いた吸脱方法とを示す。そして、非共有電子対を有するガス分子(7)は、アンモニアガス分子(7)である。なお、図１乃至図２は、各々、アンモニアガス分子(7)の吸着時乃至脱離時の吸着剤(1)の模式図である。
【００２５】
吸着剤(1)は、ゼオライトやモレキュラーシーブやシリカゲルなどの吸湿・吸水機能材料であり、図１及び図２に示すように、貫通して形成されてなる穴(3)を有している。この穴(3)は、空洞内径が開口径よりも大きく形成されている。具体的には、開口径は、アンモニアガス分子(7)の径と実質的に同一であり、空洞内径は、後述の錯体(13)の径以上２００Å以下である。
【００２６】
穴(3)内には、表１に示す金属イオン(5)が収容されている。これらの金属イオン(5)であれば、アンモニアガス分子(7)と錯形成するが、その形成能力は金属イオン(5)により異なる。ここでは、その形成能力を評価する数値として、各金属イオンのアンモニアガス分子(7)の配位数とＮＨ3錯体形成の平衡定数（「理化学事典」）とを乗じて得られる値を用いており、その数値が大きいほどその能力が高いことを示している。そのため、表１の右側に記載されている金属イオンほど最適であるといえるが、環境へもたらす影響を考慮に入れると銀（I）イオン、鉄（II）イオン、コバルト（II,III）イオン、銅（II）イオンが好ましい。
【００２７】
なお、表１に記載のＮＨ3錯体形成の平衡定数は、水溶液中におけるＮＨ3錯体形成の平衡定数であるため、この値が大きい方が水分子よりもアンモニアガス分子(7)と錯体(13)を形成しやすい。よって、これらの金属イオン(5)は、空気中の水分子よりもアンモニアガス(7)分子と選択的に錯形成する。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
次に、吸着剤(1)における吸脱メカニズムを示す。
【００３０】
アンモニアガス分子(7)は、その径と穴(3)の開口径とが実質的に同一であるため、穴(3)内に取り込まれて、上述の金属イオン(5)と錯体(13)を形成する。形成された錯体(13)は吸着剤(1)に固着され、錯体(13)における配位結合は解離されない。すなわち、アンモニアガス分子(7)は、化学吸着により吸着剤(1)に吸着されるため、物理吸着による吸着に比べて強固に吸着される。さらに、この錯体(13)は、径が開口径よりも大きいため、穴(3)内に確実に収容される。そのため、室内の人間が不快感を抱くことはない。
【００３１】
ここで、穴(3)内に収容可能な錯体(13)の個数は、その空洞内径に依存する。また、各金属イオン(5)のアンモニア配位数には、上限がある。そのため、無限個のアンモニアガス分子(7)が錯体(13)を形成して穴(3)内で収容されるわけではない。従って、錯形成が進行し、金属イオン(5)に配位されていないアンモニアガス分子(7)が穴(3)内に存在するようになれば、錯体(13)の配位結合を解離させてアンモニアガス分子(7)を穴(3)から取り出さなければならない。具体的には、配位結合が解離可能となるエネルギーを供給する装置を運転させながら水分の吸着を行うという方法（表１に記載の「アンモニアパージ運転」）を用いることができる。これにより、新たなアンモニアガス分子(7)が、錯体(13)を形成して穴(3)内で収容されることになる。
【００３２】
このような吸着剤(1)は、浸漬法や電気泳動電着法などの公知の方法により、空気調和機・調湿装置・熱交換器などの基材表面に担持されることが好ましい。その場合には、これらの装置を除湿運転させたときに、アンモニアガス分子が吸着されて錯形成され、これらの装置を加湿運転させても、錯形成されたままである。なぜならば、錯体(13)における配位結合は、加湿時に吸着剤に供給される熱エネルギー程度では解離されないためである。よって、このような装置を除加湿運転させた場合であっても、一度吸着されたアンモニアガスが空気中に戻ってしまうことはない。
【００３３】
そして、このような吸着剤(1)は、ゼオライトやモレキュラーシーブやシリカゲルなどの吸湿・吸水機能材料に、金属イオン(5)を収容させることにより製造できる。このとき、その穴(3)の開口径はアンモニアガス分子(7)の径と実質的に同一であり、穴(3)の空洞内径は収容される錯体(13)の径以上、且つ２００Å以下であることが好ましい。また、金属イオン(5)の径は、モレキュラーシーブの穴径よりも小さいため、モレキュラーシーブを製造後に穴(3)内に収容させることができる。
【００３４】
以上より、本実施形態における吸着剤(1)は、アンモニアガス分子(7)と錯形成する金属イオン(5)を内包しているため、アンモニアガス分子(7)を選択的に吸着することができる。そのため、室内のアンモニアガスは吸着され、その結果、その室内の人間が不快感を抱くことはない。そして、アンモニアガス分子(7)は、化学吸着により吸着剤(1)に吸着される。そのため、活性炭や炭化物などの物理吸着により悪臭ガスを吸着させる場合に比べて、アンモニアガス分子(7)などの悪臭ガスは強固に固定されることとなる。さらに、穴(3)の開口径は、アンモニアガス分子(7)の径以上錯体(13)の径より小さいため、錯体(13)の放出を確実に阻止できる。その結果、吸着剤(1)は、確実にアンモニアガスを吸着する。
【００３５】
さらに、穴(3)の開口径は、アンモニアガス分子(7)の径と実質的に同一であるため、その径よりも大きな径を有するガス分子が吸着剤(1)の穴(3)の中に入ることはない。すなわち、応用としては、穴の開口径をガス分子の径以上とし、その穴内にそのガス分子と選択的に錯形成する金属イオンを収容させることにより、そのガス分子を選択的に吸着する吸着剤を設計することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明は、非共有電子対を有するガス分子を吸着する吸着剤及びその吸着剤が担持された空気清浄装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】アンモニアガスの吸着時の吸着剤(1)の模式図を示す。
【図２】アンモニアガスの脱離時の吸着剤(1)の模式図を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１    吸着剤
３    穴
５    金属イオン
７    アンモニアガス分子（非共有電子対を有するガス分子）
１３    錯体
【図１】
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【図２】
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