(57)【要約】【課題】安価かつ取り扱いが容易で多様な化学物質の吸着に効果を上げると同時にトルマリン及び天然放射線由来のマイナスイオンを拡散する炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体を提供する。【解決手段】木材等を異なる炭化温度で焼成することにより得られた２種類以上の炭を細粒化して細粒炭１３とし、該細粒炭１３を混合し結合材１４によって成型又は成型後焼成することにより炭成型体１１を製造する。前記炭成型体１１の表面にトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方もしくは両方からなる鉱石粉末層１２を現出させることにより複合成型体１０を製造した後、前記複合成型体１０をセラミック成型体４１と電気抵抗発熱体４２からなる発熱手段４０に一体化する。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる炭化温度で焼成された２種類以上の炭を細粒化して混合し結合材によって成型又は成型後焼成した炭成型体であって、
前記炭成型体の表面にトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末を現出させたことを特徴とする炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体。
【請求項２】
異なる炭化温度で焼成された２種類以上の炭を細粒化して混合し結合材によって成型又は成型後焼成した炭成型体であって、
前記炭成型体の表面にトルマリン鉱石粉末及び天然放射性鉱石粉末を現出させたことを特徴とする炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体。
【請求項３】
前記炭成型体の表面にさらに銀粉末を現出させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体。
【請求項４】
前記炭成型体と発熱手段とが一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炭及びマイナスイオン発生材を一体化した複合成型体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホルムアルデヒド、トルエン等の化学物質がシックハウス症候群の原因として大きな社会問題となっている。前記化学物質は主に住宅用建材から気散することによって、居住者にアレルギー反応を誘発されるおそれがある。そのため、ＷＨＯにおいて特定化学物質の濃度基準が提示され、現在各種の国内法令が準備段階にある。
【０００３】
現在特定化学物質の吸着には、住居内に空気清浄機を設置することが多い。しかし、空気清浄機自体の構造が複雑であり、運転コスト等が高価である。また空気清浄機に用いられる活性炭フィルターは、集塵及び芳香族化合物の吸着に有効であるが、アンモニアやホルムアルデヒド等の吸着能が劣る問題があった。
【０００４】
そこで安価かつ取り扱いが容易で多様な化学物質の吸着に効果を上げる化学物質吸着材として木材又は竹を炭化した炭を利用するものがある（例えば、特許文献１参照。）。前記の化学物質吸着材は、壁や天井等の内装材に組み込むことにより、住居内に気散する化学物質の吸着に効果を発揮する。
【０００５】
また、ストレスの緩和等の生理的機能改善効果について、マイナスイオンを利用することが注目されている。マイナスイオンの生成法には、コロナ放電の他、トルマリン鉱石の自発分極（例えば、特許文献２参照。）、天然鉱石中に含まれる元素の放射性壊変に伴い放射されるα線、β線、γ線のエネルギーを利用したもの（例えば、特許文献３参照。）がある。
【０００６】
しかるに、両者の好適な特性を生かし、シックハウス症候群の原因となる各種の化学物質の吸着性能が高くかつ生理機能の向上を図る製品は未だに存在しなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５９４０９号公報（第２−４頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−９５７３３号公報（第３頁）
【特許文献３】
特開平１０−１９５７６４号公報（第４頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、化学物質の吸着によりシックハウス症候群の症状緩和に効果を発揮すると同時にマイナスイオンの生成により生理的機能改善効果を併せ持ち、安価かつ取り扱いの容易な炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、異なる炭化温度で焼成された２種類以上の炭を細粒化して混合し結合材によって成型又は成型後焼成した炭成型体であって、前記炭成型体の表面にトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末を現出させたことを特徴とする炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体に係る。
【００１０】
請求項２の発明は、異なる炭化温度で焼成された２種類以上の炭を細粒化して混合し結合材によって成型又は成型後焼成した炭成型体であって、前記炭成型体の表面にトルマリン鉱石粉末及び天然放射性鉱石粉末を現出させたことを特徴とする炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体に係る。
【００１１】
請求項３の発明は、前記炭成型体の表面にさらに銀粉末を現出させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体に係る。
【００１２】
請求項４の発明は、前記炭成型体と発熱手段とが一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体に係る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の部分断面図、図２は他の実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の部分断面図、図３はさらに他の実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の斜視図、図４は図３に表す発熱手段を裏面側から見た斜視図、図５は図３におけるＸ−Ｘ線の位置で切断した状態の部分断面図である。
【００１４】
図１は、請求項１及び２に記載する炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の主要部断面を表すものである。前記炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体１０は、炭成型体１１と該炭成型体１１表面に現出する鉱石粉末層１２より構成される。なお、符号１３は細粒炭、１４は結合材、１５はトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方もしくは両方の鉱石粉末、１６は前記鉱石粉末１５に銀粉末を含む混合粉末を表す。
【００１５】
前記炭成型体１１の製法は次のとおりである。木材、竹、その他天然繊維質の木質を原料とし、これらの原料はチップ状に粉砕後、異なる炭化温度のもとで焼成される。異なる炭化温度で得られた２種類以上の炭のそれぞれは、公知の粉砕機により粒径５ｍｍ以下に細粒化され、粒径の大半が１〜５ｍｍに存在するように選別され、細粒炭１３が得られる。前記細粒炭１３は結合材１４と共に混練後、公知のプレス成型機等により所望の形状に成型され、炭成型体１１が得られる。なお、前記炭成型体は、さらに１５０〜３００℃、１〜２時間焼成することにより、細粒化した炭同士の固着性を高めてもよい。
【００１６】
一般に異なる炭化温度下で木材等を焼成すると、炭化時に発達する細孔の大きさに差が生じることが知られている。特に木材では、高温になるほどの炭化は促進し細孔の大きさは小さくなる。炭化温度として、約５００℃付近の低温度域、７００〜９００℃の中温度域、９５０〜１０００℃の高温度域として示す炭化温度が利用される。前記低温度域において木材を焼成すると、主にアンモニア、各種アミン等の塩基性化合物の吸着に効果を発揮し、消臭剤に適する。前記中温度域においてはイソ吉草酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の極性化合物、高温度域においてはトルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族化合物の吸着に効果を発揮する。このように各炭化温度で焼成した炭を適切に組み合わせることにより、幅広い化学物質の吸着に効果を上げることが可能である。従って、細粒炭１３の原料は、間伐材や廃木材等の木材が好ましい。
【００１７】
前記結合材１４としては、酢酸ビニル等の公知の有機化合物が用いられる。しかしながら、本発明の複合成型体は廃棄後の微生物分解性を重視するため、前記結合材は、環境負荷が少なく微生物分解性に富むことと同時に炭成型体の強度維持を鑑み、でんぷん糊、アラビアゴム、アルギン酸ナトリウム等が好ましく、とりわけでんぷん糊が好適である。
【００１８】
前記炭成型体１１の表面に現出する鉱石粉末層１２は、請求項１においてはトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方、請求項２においてはトルマリン鉱石粉末と天然放射性鉱石粉末の両方である。
【００１９】
前記鉱石粉末層１２を構成するトルマリン鉱石粉末は、トルマリン鉱石（ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）をボールミル等の公知の粉砕手段により粒径１〜３μｍに粉砕したものである。前記トルマリンは別名電気石とも呼ばれ、天然に産出する誘電体・焦電体であり、外部から摩擦や加熱等の物理的な力が加わることにより分極し、周囲の空気（空気中の水分）に作用しマイナスイオンを生じさせることが知られている。
【００２０】
また、前記天然放射性鉱石粉末は、ウラン元素、トリウム元素の各種化合物、及びウラン元素、トリウム元素から放射性壊変を伴い生じた元素（化合物を含む）を含有する鉱石である。天然放射性鉱石には、人形石、閃ウラン鉱、トリウム鉱、モナザイト、褐れん石、北投石、バストネサイト等各種の鉱石が挙げられるが、放射性同位元素から放射される線量を勘案し、原子力基本法、核原料物質，核燃料物質及び原子炉の規制に関する法律をはじめとする各種の法律、規則等における保管、取り扱い及び入手容易性を考慮するとモナザイトの利用が好ましい。天然放射性鉱石粉末は、天然放射性鉱石をボールミル等の公知の粉砕手段により粒径１〜５μｍに粉砕した粉末である。
【００２１】
請求項１及び請求項２における現出は、図１から理解されるように炭成型体１１表面の一側１１ａにトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方からなる鉱石粉末層１２、もしくは所定比率で混合した両鉱石の混合鉱石粉末からなる鉱石粉末層１２を炭成型体の単位面積あたり均一重量となるように付着させることである。現出の方法としては、前記でんぷん糊等のゲル状物にトルマリン鉱石粉末、天然放射性鉱石粉末を均一になるように混合分散したものを炭成型体表面に刷毛、スプレー等により直接塗布する方法がある。
【００２２】
他に図２に示すとおり、前記でんぷん糊等にトルマリン鉱石粉末、天然放射性鉱石粉末を均一になるように混合分散したものを紙や布に塗布して鉱石塗布体２１を予め調整し、該鉱石塗布体２１を炭成型体１１に被せる方法である。図２に示す炭及びマイナスイオン発生剤の複合成型体２０は、通気性に優れた紙１７に予め鉱石粉末１５を塗布して鉱石粉末層１２を形成し、得られた鉱石塗布体２１を炭成型体１１（一側１１ａ）に張り合わせたものである。図示のとおり鉱石粉末層１２は、炭成型体１１と紙１７の間に保持されるものである。なお、図１と同一部材については同一符号とし、その説明を省略する。
【００２３】
トルマリン鉱石粉末、天然放射性鉱石粉末の粒径を前記のとおりに規定すると、鉱石粉末の表面積、すなわち空気中の水分等との接触面積が増加し、マイナスイオン発生効率の上昇に寄与することができる。併せて、微粉末化されているため、炭成型体表面へ塗布等による現出が容易となる。
【００２４】
請求項３に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体は、前出の請求項１及び２に詳述した鉱石粉末層１２にさらに銀粉末を添加し、該銀粉末を炭成型体１１表面の一側１１ａに現出させたものである。銀は、光（電磁波）のエネルギーを受け、触媒として空気中の水分や酸素に作用し、各種のラジカル体を形成することが知られ、発生したラジカル体により雑菌の繁殖を抑制するものである。また、銀はγ線をはじめとする電磁波に対し高い遮蔽性を有するため、前出の天然放射性鉱石粉末から放射されるγ線の線量軽減が期待できる。併せて、マイナスイオン生成時、同時に発生する電子の受容体となり、同じく固体中に発生したプラス電荷と電子の再結合を防止する（電荷分離）役割を担うと考えられる。
【００２５】
そこで、炭成型体表面の現出容易性と銀粉末の表面積拡大を考慮し、前記銀粉末は粒径１〜５μｍの粉末を使用することが好適である。なお、銀粉末の現出方法は、鉱石粉末に所定比率で配合された後、上記鉱石粉末の場合と同様の方法であり、鉱石粉末・銀粉末の混合粉末がでんぷん糊に分散され、炭成型体又は布、紙に塗布されるものである。
【００２６】
請求項１ないし３において、単位面積当たりの炭成型体表面に現出させるトルマリン鉱石粉末、天然放射性鉱石粉末、銀粉末の現出量及び混合比率は、当該複合成型体の大きさ、形状、使用目的、所望とするマイナスイオン発生量等に応じて適宜設定される。例えばトルマリン鉱石粉末と天然放射性鉱石粉末の混合比は、トルマリン鉱石粉末３重量部にモナザイト粉末１重量部の混合比が好適なものとして例示できる。天然放射性鉱石粉末は、照射される放射線量が選択する鉱石種により大きく異なり、加えて産地毎の変動も大きい。そのため、製造に際し、逐次放射線量が測定され、基準値以下とするように使用量が設定される。
【００２７】
図３に示す炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体３０は、請求項４に記載のとおり、請求項１ないし３に記載の細粒炭を基材とする複合成型体１０と発熱手段４０を一体化させた暖房装置である。特に前記炭成型体を介在させるため、炭から発生する遠赤外線の温熱作用を有効に利用することができる。前記発熱手段４０は、セラミック製の電気ヒーター、オイルヒーター等が用いられるが、軽量かつ取り扱い容易性、成型の自由度を加味し前者のセラミック製の電気ヒーターとすることが望ましい。前記炭を基材とする複合成型体１０と発熱手段４０は、ボルト・ナット等による螺着もしくは熱安定性を有する接着剤等により接合される。図３は接着剤４５により、互いを接合するものを例示する。
【００２８】
図４は、発熱手段４０を裏面側から表すものである。前記発熱手段４０は、セラミック成型体４１の一側の面に電気抵抗発熱体４２を敷設したものである。前記電気抵抗発熱体４２は、ニッケル，クロム等の合金からなる薄状体であり、セラミック成型体４１の一側の面にむらなく配設されている。このため、通電による発熱の損失を少なくしつつセラミック成型体４１、ひいては細粒炭を基材とする複合成型体１０に効率よく発熱を伝導することができる。前記電気抵抗発熱体４２は、セラミック成型体４１に絶縁性保護体（図示せず）により、密着固定されている。
【００２９】
図５は前記炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体３０の図３におけるＸ−Ｘ線の位置で切断した状態の部分断面図である。図より理解されるとおり、前記複合成型体３０は、細粒炭１３を結合材１４により固着し、表面に鉱石粉末層１２を形成する炭成型体１１と、電気抵抗発熱体４２が固定されたセラミック成型体４１からなる発熱手段４０とを接着剤４５を用いて結合させたものである。前記炭成型体１１及びセラミック成型体４１の形状は目的に応じて適宜とされるが、前記複合成型体３０を平板状とする場合には、炭成型体１１は厚さ７〜１５ｍｍ、セラミック成型体４１は厚さ３〜５ｍｍが望ましい。なお、図３ないし図５において細粒炭を基材とする複合成型体１０の代わりに鉱石塗布体２１（紙１７）を張り合わせた細粒炭を基材とする複合成型体２０とすることも可能である。
【００３０】
炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体３０は、細粒炭を基材とする複合成型体１０（２０）と発熱手段４０を一体化させたため、特にトルマリン鉱石粉末を現出させたものは、セラミック成型体４１による発熱を受けトルマリンが焦電体として作用し、より多くのマイナスイオンを発生する。なお、炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体３０の細粒炭を基材とする複合成型体１０（２０）部分の表面温度は、人体への接触時の火傷の危険性から４０〜５０℃に設定することが望ましい。温度調節にあたっては、図示はしないがサーモスタット等の公知の安全装置により電気抵抗発熱体４２の発熱量を制御する。
【００３１】
図１ないし図４においては、炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の平板状物を例示するものである。他に湾曲状物、球状物、柱状物等の適宜の形状に成型可能である。また、表面に凹凸等の任意の意匠形状を成型することができる。
前記複合成型体は、壁材、床材、天井材等の住宅用建材、事務所用のパーテーション、椅子、テーブル等の家具、自動車、船舶、航空機用の内装材等に利用される。特に図３等に表す発熱手段と一体化した平板状の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体は住宅、事務所等に利用すると面状に室内の空気を暖めることができるため、暖房効率がよく暖房装置として有効である。
【００３２】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１及び２の発明に係るの炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体によると、異なる炭化温度で焼成された２種類以上の炭を用いるため、炭の有する吸湿性に加え、多様な化学物質の吸着固定に対応することができる。また、炭成型体の表面にトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方、もしくは両方を現出させるため、良好なマイナスイオン発生源の機能を付加することができる。
【００３３】
請求項３の発明に係るの炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体によると、前記炭成型体にトルマリン鉱石粉末又は天然放射性鉱石粉末のいずれか一方、もしくは両方に銀粉末も併せて現出させるため、マイナスイオン発生源としての機能に加え、銀の有する抗菌効果、遮蔽効果等を併せ持つこととなる。
【００３４】
請求項４の発明に係るの炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体によると、請求項１ないし３に記載の炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体に発熱手段を一体化させるため、炭から発生する遠赤外線を利用した良質な暖房装置が得られる。とりわけ、トルマリン鉱石粉末を炭成型体表面に現出させたものにあっては、トルマリンが焦電体として作用しマイナスイオンの発生量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の部分断面図である。
【図２】他の実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の部分断面図である。
【図３】さらに他の実施例に係る炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体の斜視図である。
【図４】図３に表す発熱手段を裏面側から見た斜視図である。
【図５】図３におけるＸ−Ｘ線の位置で切断した状態の部分断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０　炭及びマイナスイオン発生材の複合成型体
１１　炭成型体
１２　鉱石粉末層
１３　細粒炭
１４　結合材
１７　紙
２１　鉱石塗布体
４０　発熱手段
４１　セラミック成型体
４２　電気抵抗発熱体
４５　接着剤
【図１】
2004129900.tif 000003
【図２】
2004129900.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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