(57)【要約】【課題】  光触媒作用を有する無機化合物を、炭の表面より深いところまでより多く含ませることにより、深層にある極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子も分解することができるようにして、吸着性などの機能をより長く維持することができるようにする。【解決手段】  炭または炭となる原料を光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に浸漬し、浸漬状態で所要の時間真空下に置き、炭または炭となる原料の液分を切って乾燥させ、乾燥させた炭または炭となる原料を真空下において所要の温度で加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させて、光触媒作用を有する無機化合物を含む炭を得る。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭または炭となる原料に、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液を接触させ、懸濁液と、炭または炭となる原料に含まれる空気を置換するようにし、更に焼失しないようにして加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭。
【請求項２】
炭または炭となる原料を、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に真空下において浸漬するようにし、更に真空下において加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭。
【請求項３】
炭または炭となる原料を光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に浸漬するようにし、
浸漬状態で所要の時間真空下に置くようにし、
炭または炭となる原料の液分を切って乾燥させるようにし、
乾燥させた炭または炭となる原料を真空下において所要の温度で加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭。
【請求項４】
炭または炭となる原料に、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液を接触させ、懸濁液と、炭または炭となる原料に含まれる空気を置換するようにし、更に焼失しないようにして加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させることを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法。
【請求項５】
炭または炭となる原料を、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に真空下において浸漬し、真空下において加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させることを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法。
【請求項６】
炭または炭となる原料を光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に浸漬する工程、
浸漬状態で所要の時間真空下に置く工程、
炭または炭となる原料の液分を切って乾燥させる工程、
乾燥させた炭または炭となる原料を真空下において所要の温度で加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させる工程、
を含むことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒作用を有する無機化合物を含む炭及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは、光触媒作用を有する無機化合物を炭の表面より深いところまでより多く含ませることにより、吸着性などの機能をより長く維持することができ、煮沸再生などのメンテナンスの手間も低減することができる炭及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭は、もともと主に燃料として使用されるものであったが、その優れた吸着性（吸着力）による脱臭作用や除菌作用あるいは湿度調節作用が注目され、例えば浄水器用のフィルターや建築材料の他、石鹸、化粧品、食品にまで利用範囲が拡がっている。また、近年では、生体の健康によいとされているマイナスイオンを放出する機能も認められ、この分野での応用も期待されている。
【０００３】
上記のような炭の優れた特性のうち、吸着性に関しては内部に無数に存在する極微細孔により発揮されるものである。このため、使用によって有害物質や悪臭原因物質の微細粒子の吸着が進み、極微細孔が目詰まりを起こすと炭の吸着力は次第に衰えてしまう。この場合は、炭を湯中で所要時間煮沸すれば吸着力が再生する。しかし、このような機能の再生作業は煩わしく手間のかかる作業であることから、例えばフィルターなどに利用されて機能が衰えた炭のほとんどはそのまま廃棄されているのが実情である。
【０００４】
そこで、使用時間が長くなっても極微細孔の目詰まりが起こりにくいようにして、上記のような再生作業の手間を低減できるように、炭に光触媒をコーティングしたものが従来より提案されている（特許文献１参照）。
光触媒は、太陽光や照明光に含まれる紫外線のエネルギーを利用することによって、接触してくる有機化合物や細菌などの有害物質を分解したり除去できる材料であり、優れた脱臭、抗菌、防汚効果を有するものである。
【０００５】
特許文献１に記載された備長炭は、焼き付けなどにより備長炭表面に光触媒をコーティングしたものである。これによれば、備長炭が有する極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子を光触媒によって分解することができる。従って、炭の極微細孔の目詰まりが起こりにくくなり、上記煮沸再生のようなメンテナンスの手間を低減できるというものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９０３２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された、表面に光触媒をコーティングした備長炭には次のような課題があった。
すなわち、光触媒をコーティングした備長炭の製造にあたっては、光触媒を焼き付けなどにより炭の表面に層状にコーティングしている。このため、光触媒が炭の表面から剥離したり壊れたりしやすく、機能性を長く維持することが難しい。
【０００８】
また、炭が有している無数の極微細孔のうち、表面にある光触媒より遠い深層にある極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子に対しては、光触媒の分解力が作用しないか作用しにくい可能性がある。
【０００９】
つまり、光触媒で有害物質や悪臭原因物質の微細粒子を分解できるのは、表面側の一部の極微細孔に吸着された微細粒子のみということになり、深層側の極微細孔では従来と同様に目詰まりが進んでしまうことになるので、特許文献１が想定しているような炭の吸着力と光触媒の分解力との相乗的な効果はそれほど期待できない。
【００１０】
（本発明の目的）
本発明の目的は、光触媒作用を有する無機化合物を、炭の表面より深いところまでより多く含ませることにより、深層にある極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子も分解することができるようにして、吸着性などの機能をより長く維持することができ、煮沸再生などのメンテナンスの手間も低減することができる炭及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
【００１２】
第１の発明にあっては、
炭または炭となる原料に、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液を接触させ、懸濁液と、炭または炭となる原料に含まれる空気を置換するようにし、更に焼失しないようにして加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭である。
【００１３】
第２の発明にあっては、
炭または炭となる原料を、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に真空下において浸漬するようにし、更に真空下において加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭である。
【００１４】
第３の発明にあっては、
炭または炭となる原料を光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に浸漬するようにし、
浸漬状態で所要の時間真空下に置くようにし、
炭または炭となる原料の液分を切って乾燥させるようにし、
乾燥させた炭または炭となる原料を真空下において所要の温度で加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させるようにして得られたことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭である。
【００１５】
第４の発明にあっては、
炭または炭となる原料に、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液を接触させ、懸濁液と、炭または炭となる原料に含まれる空気を置換するようにし、更に焼失しないようにして加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させることを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法である。
【００１６】
第５の発明にあっては、
炭または炭となる原料を、光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に真空下において浸漬し、真空下において加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させることを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法である。
【００１７】
第６の発明にあっては、
炭または炭となる原料を光触媒作用を有する無機化合物の懸濁液に浸漬する工程、
浸漬状態で所要の時間真空下に置く工程、
炭または炭となる原料の液分を切って乾燥させる工程、
乾燥させた炭または炭となる原料を真空下において所要の温度で加熱し、炭となる原料は炭化させ、上記無機化合物を炭に焼結させる工程、
を含むことを特徴とする、
光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の製造方法である。
【００１８】
光触媒作用を有する無機化合物としては、二酸化チタン(TiO2)があげられるが、これに限定されるものではない。無機化合物の懸濁液の配合または組成は、例えば二酸化チタン：18〜22重量(%),二酸化チタン水和物：4〜6重量(%),水：72〜78重量(%)であるが、これに限定せず適宜調節可能である。
【００１９】
炭となる原料とは、例えば木であるが、これに限定されるものではなく、例えばヤシガラなど、樹木付帯の各構成部分あるいはその他の植物をも含むものである。
原料となる木の種類（樹種）は特に限定するものではなく、例えばクヌギ、ナラ、カシ（ウバメガシを含む）、マツ、竹などが採用できる。
炭の種類も特に限定するものではなく、例えば木炭では黒炭、白炭、乾留炭、消炭などが採用できる。
【００２０】
炭または炭となる原料に無機化合物の懸濁液を接触させる方法は特に限定しないが、例えば、浸漬、噴霧、滴下または垂らしかけなどの各方法を含むものである。
懸濁液と、炭または炭となる原料に含まれる空気の置換は、例えば減圧下で行うが、置換を行うことができれば必ずしも真空下で行う必要はなく、真空より気圧が高い減圧下で行ってもよい。
焼失しないようにして加熱するとは、酸素がないか本質的にない状態であればよく、例えば真空下で行ってもよいし、不活性ガスなど酸素を含まないガス下で行ってもよい。
【００２１】
（作用）
本発明に係る光触媒作用を有する無機化合物を含む炭の作用を説明する。
炭または炭となる原料を、例えば光触媒作用を有する無機化合物（二酸化チタンなど）の懸濁液に真空下において浸漬すると、木片などの炭となる原料の繊維の隙間や炭の極微細孔の内部にある空気と懸濁液が置換され、深層にある繊維の隙間や極微細孔まで懸濁液が含浸される。なお、浸漬以外にも、炭または炭となる原料の表面に懸濁液を塗布したり、噴霧、垂らしかけを行って真空下におくことを繰り返して含浸させることもできる。
【００２２】
そして、例えば真空炉などで真空下において所要温度で加熱すると、炭となる原料は焼失することなく炭化する。そして、炭の極微細孔に含浸している上記無機化合物は炭に焼結し、光触媒作用を有する無機化合物を含む炭が得られる。
【００２３】
このように、本発明に係る炭は、光触媒作用を有する無機化合物を、炭の表面より深いところまでより多く含ませている。これによって、炭の表面より深層にある極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子も分解することができる。
また、使用によって炭の表面が削れたり崩れても、新たに光触媒が露出するので、継続的な機能性の維持を図ることができる。従って、光触媒が有する分解性などの機能及び炭が本来有している吸着性などの機能をより長く維持することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る炭は、光触媒作用を有する無機化合物を炭の表面より深いところまでより多く含ませているので、表面より深層にある極微細孔に吸着された有害物質や悪臭原因物質の微細粒子も分解することができる。また、使用によって炭の表面が削れたり崩れても、新たに光触媒が露出するので、継続的な機能性の維持を図ることができる。
従って、光触媒が有する分解性などの機能及び炭が本来有している吸着性などの機能をより長く維持することができるので、従来のような煮沸再生などのメンテナンスの手間も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
（１）容器に入れた二酸化チタンの懸濁液（二酸化チタン：18〜22重量(%),二酸化チタン水和物：4〜6重量(%),水：72〜78重量(%)）にクヌギの木片を入れて浸漬した。
（２）上記容器ごと真空窯に入れ、真空状態を二分間維持した。これによって、木片の導管など繊維内にある空気と懸濁液が置換され、懸濁液が含浸された。
（３）木片の液分を切り、乾燥機によって１００℃の雰囲気内において６０分間乾燥させた。
（４）るつぼに乾燥した木片を入れ、更にるつぼを真空炉に入れ、５００℃で二時間加熱した。これにより、木片は炭化し、木片に含浸されていた懸濁液中の二酸化チタンは炭に焼結した。
そして、これによりつくられた二酸化チタンを含んだ炭の成分を測定した。
図１は実施例１で得られた炭の分析値を示すガスクロマトグラフである。
【００２７】
【表１】
2006327919.tif 000002
【００２８】
（考察）
表１に示すように、上記のようにつくられた炭に含まれるチタン元素は重量(%)で46.5７(%)であり、多量のチタン元素が含まれていることがわかった。炭にこれほど多くのチタン元素が含まれているということは、炭の表面だけに存在するのではなく、深層部まで浸透していることが推測できる。
なお、二酸化チタンは５００℃程度の高温下においては十分に安定であり、他の物質に変わったり分解することはない。すなわち、炭に含まれる多量のチタン元素は、焼結後もほとんどが二酸化チタンとして存在する。従って、光触媒としての分解性などの機能を十分に発揮できるとともに、炭の本来の優れた吸着性を相乗的に発揮できる炭をつくることができた。
【実施例２】
【００２９】
（１）容器に入れた二酸化チタンの懸濁液（二酸化チタン：18〜22重量(%),二酸化チタン水和物：4〜6重量(%),水：72〜78重量(%)）にヤシガラ炭を入れて浸漬した。なお、二酸化チタンの懸濁液の配合はこれに限定せず適宜調節可能である。
（２）上記容器ごと真空窯に入れ、真空状態を二分間維持した。ヤシガラ炭の微細孔内にある空気と懸濁液が置換され、懸濁液が含浸された。
（３）ヤシガラ炭の液分を切り、乾燥機によって１００℃の雰囲気内において６０分間乾燥させた。
（４）るつぼに乾燥したヤシガラ炭を入れ、更にるつぼを真空炉に入れ、５００℃で二時間加熱した。これにより、ヤシガラ炭に含浸されていた懸濁液中の二酸化チタンはヤシガラ炭に焼結した。
そして、これによりつくられた二酸化チタンを含んだヤシガラ炭の成分を測定した。
図２は実施例２で得られたヤシガラ炭の分析値を示すガスクロマトグラフである。
【００３０】
【表２】
2006327919.tif 000003
【００３１】
（考察）
表２に示すように、上記のようにつくられヤシガラ炭に含まれるチタン元素は重量(%)で33.76(%)であり、多量のチタン元素が含まれていることがわかった。この実施例でも上記実施例１と同様に、チタン元素はヤシガラ炭の表面だけに存在するのではなく、深層部まで浸透していることが推測できる。
なお、上記したように二酸化チタンは５００℃程度の高温下においては十分に安定であり、他の物質に変わったり分解することはないので、炭に含まれる多量のチタン元素は、焼結後もほとんどが二酸化チタンとして存在する。これによって、光触媒としての分解性などの機能を十分に発揮できるとともに、ヤシガラ炭の本来の優れた吸着性を相乗的に発揮できる炭をつくることができた。
【００３２】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１で得られた炭の分析値を示すガスクロマトグラフ。
【図２】実施例２で得られたヤシガラ炭の分析値を示すガスクロマトグラフ。
【図１】
2006327919.tif 000004
【図２】
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