(57)【要約】  【課題】  排ガス中の有機物等を吸着した活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメントを通電加熱により再生するのに適した通電性のよいＡＣＦエレメントを提供する。  【解決手段】  ＡＣＦフェルト４を円筒状に巻回してなるＡＣＦエレメント２であって、前記エレメント２の両端側は、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープ８の一端側が巻き込まれると共に、前記エレメント２の両端から炭素繊維構造体テープ８の他端側がそれぞれ外側に５〜３０ｍｍはみ出してなるＡＣＦエレメント。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記エレメントの両端側は、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープの一端側が巻き込まれると共に、前記エレメントの両端から炭素繊維構造体テープの他端側がそれぞれ外側に５〜３０ｍｍはみ出してなる活性炭素繊維エレメント。
【請求項２】
炭素繊維構造体テープが炭素繊維織物テープである請求項１に記載の活性炭素繊維エレメント。
【請求項３】
シート状の活性炭素繊維フェルトを巻回して円筒形状のエレメントを形成させるに当たって、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープを前記エレメントの両端から、それぞれ外側に５〜３０ｍｍはみ出しつつ巻回する活性炭素繊維エレメントの製造方法。
【請求項４】
炭素繊維構造体テープが炭素繊維織物テープである請求項３に記載の活性炭素繊維エレメントの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の活性炭素繊維エレメントの端部に、中央に孔を有する円形電極を圧縮接触させて給電する活性炭素繊維エレメントへの給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭素繊維エレメント、その製造方法、及びそれへの給電方法に関し、特に通電加熱による再生に適した活性炭素繊維エレメント、その製造方法、及びそれへの給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染物質等を吸着処理した後の使用済みの活性炭素繊維（ＡＣＦ）フェルトを再生させるためには、吸着物質がＡＣＦフェルトから脱着する温度（例えば、１００〜１５０℃）に加熱して再生する方法が通常採られている。
【０００３】
この温度に加熱する方法としては、水蒸気や温風により加熱する方法が実用化されている。しかし、この加熱方法は加熱効率が低い。そこで、ＡＣＦフェルトの自己加熱による再生方法が、高い加熱効率が得られる再生方法として検討されている。
【０００４】
このＡＣＦフェルトの自己加熱による再生方法としては、マイクロ波加熱による再生方法、ＡＣＦフェルトを抵抗発熱体とする通電加熱による再生方法等がある。
【０００５】
マイクロ波加熱による再生方法は、マイクロ波がＡＣＦフェルトに吸収されるので加熱効率が高い。しかし、ＡＣＦフェルトの繊維の毛羽で火花放電が起こり、しかもこの火花放電の防止は困難である。そのため、引火性の有機溶剤の脱着を要するＡＣＦフェルトの再生には問題がある。
【０００６】
これに対し、ＡＣＦフェルトを抵抗発熱体として通電加熱を行う再生方法では、上述の火花放電の問題は起こらない。
【０００７】
しかし、このＡＣＦフェルトを抵抗発熱体として通電加熱を行う再生方法は、ＡＣＦフェルトを高い効率で加熱する再生方法として従来から検討されている方法であるにも拘らず実用には至っていない。その理由としては、通電電極とＡＣＦフェルトとを接触させただけでは両者間の接触抵抗を小さくすることができないので、通電による発熱の大部分が電極とＡＣＦフェルトとの接触部で発生し、ＡＣＦフェルト全体を有効に加熱することが困難だからである。
【０００８】
また、このような方法で長時間通電を行うと、ＡＣＦフェルト内に極めて温度の高い電流通路、いわゆるショートパスが生じ、ＡＣＦフェルトに損傷を与える。
【０００９】
以上の問題を解決する方法として、ＡＣＦフェルトをＣｕの電極で挟み込み、０．５ｋＰａ以上の圧縮荷重を掛けて、このＣｕ電極材から電力を供給する事によりＡＣＦフェルトを通電加熱してＡＣＦフェルトを再生する方法が開示されている(非特許文献１）。
【００１０】
なお、汚染物質等の吸着処理用の素子（エレメント）としては、フェルト等の通気性材料からなり内部が中空である円筒形状の形態のエレメントが多い。この円筒形状のエレメントに上記のＡＣＦフェルトと給電用電極とを組込む場合、従来の方法では銅（導電性）テープをＡＣＦフェルト端部側に貼付けて巻き込むか、ＡＣＦフェルトを巻き付ける時に銅テープを同時に巻き込むことになる。
【００１１】
このようにしてＡＣＦフェルト端部側は銅テープを巻き込みつつ円筒形状のエレメントに巻回された後、締付け圧縮され、そのエレメント端部側において給電用導電部を形成する。
【００１２】
しかし、ＡＣＦエレメント作製時、従来のエレメントにおける銅（導電性）テープでは、巻込み時及び締付け圧縮時にテープのズレや破断等が発生しやすく、エレメントの作製を難しくしている。
【００１３】
そこで、本発明者等は、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、シート状のＡＣＦフェルトを巻回して円筒形状に形成し、その後この円筒の端部側を溶融金属に浸漬することにより、円筒端部側に溶融金属が含浸されたＡＣＦフェルトからなるＡＣＦエレメントが得られることを知得した。
【００１４】
このＡＣＦエレメントは、その作製に際しては多大な労力を要することなく、しかも、通電加熱による再生に際してはＡＣＦフェルト全体を有効に加熱することができ、長時間通電を行っても、ＡＣＦフェルト内にショートパスを生ずることなく、ＡＣＦフェルトに損傷を与えることもないことを知得し、先に出願した(特許文献１)。
【００１５】
しかし、上記先願のエレメントも含め従来のエレメントは長期間使用することにより、給電電極材である金属の酸化被膜形成及び腐蝕などによって、給電用導電部における電極材間の有効面積が低下する。この為、給電用導電部での接触抵抗の上昇による給電効率の低下によって、エレメントの加熱能力低下や給電用導電部での異常加熱が発生すると言う問題がある。
【非特許文献１】繊維学会予稿集，５５巻，２号，１７７頁（２０００年発行）
【特許文献１】特開２００３−１１７３８８号公報（特許請求の範囲、段落番号［００１２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者等は、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、ＡＣＦフェルトを円筒状に巻回してなるＡＣＦエレメントを形成させるに当たって、炭素繊維構造体テープを巻き込みつつ巻回し、そのエレメントの各端部側に、テープはみ出し部と、テープ巻込み部とを形成してなるＡＣＦエレメントを検討した。このエレメントは円筒状に形成するのが簡単で、締付け圧縮時にテープのズレや破断等が発生しないばかりでなく、得られるエレメントは長期間使用しても、金属の酸化被膜形成及び腐蝕などによる給電用導電部の有効面積の低下は発生しないことを知得し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
従って、本発明の目的とするところは、上記問題を解決した、ＡＣＦエレメント、その製造方法、及びそれへの給電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１９】
〔１〕  活性炭素繊維フェルトを円筒状に巻回してなる活性炭素繊維エレメントであって、前記エレメントの両端側は、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープの一端側が巻き込まれると共に、前記エレメントの両端から炭素繊維構造体テープの他端側がそれぞれ外側に５〜３０ｍｍはみ出してなる活性炭素繊維エレメント。
【００２０】
〔２〕  炭素繊維構造体テープが炭素繊維織物テープである〔１〕に記載の活性炭素繊維エレメント。
【００２１】
〔３〕  シート状の活性炭素繊維フェルトを巻回して円筒形状のエレメントを形成させるに当たって、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープを前記エレメントの両端から、それぞれ外側に５〜３０ｍｍはみ出しつつ巻回する活性炭素繊維エレメントの製造方法。
【００２２】
〔４〕  炭素繊維構造体テープが炭素繊維織物テープである〔３〕に記載の活性炭素繊維エレメントの製造方法。
【００２３】
〔５〕  〔１〕に記載の活性炭素繊維エレメントの端部に、中央に孔を有する円形電極を圧縮接触させて給電する活性炭素繊維エレメントへの給電方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＡＣＦエレメントは、給電用導電部における給電電極材として、導電性が高いばかりでなく、耐酸化性及び耐腐蝕性も高い炭素繊維構造体テープを用いているので、上記エレメントは長期間使用しても、酸化被膜形成及び腐蝕などによる給電用導電部における電極材間の接触有効面積の低下は発生しない。
【００２５】
このため、給電用導電部での接触抵抗の上昇がなく給電効率の低下がない。更に、エレメントの加熱能力低下や給電用導電部での異常加熱を長期に亘り抑制する事が出来る
しかも、本発明のＡＣＦエレメントにおいて、上記炭素繊維構造体テープは、材質がＡＣＦフェルトとほぼ同じなので、円筒状のエレメントに巻回して形成させるに当たっての取扱が難しくなく、締付け圧縮時でもテープのズレや破断等が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメントの一例を示し、切断面がＡＣＦフェルトの中央部である平面断面図である。図２は、図１におけるＡ〜Ａ切断面を示す部分正面断面図である。
【００２８】
本発明の活性炭素繊維（ＡＣＦ）エレメント２は、図１及び２に示すようにＡＣＦフェルト４をコア６に複数回円筒状に巻回してなる。前記エレメント２の両端側は、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープ８が前記エレメントの両端から、それぞれ外側に５〜３０ｍｍをはみ出してなるテープはみ出し部１０と、前記テープ各残部が前記エレメント２内に挟み込まれてなるテープ巻込み部１２とで給電用導電部１４を形成している。尚、１６は前記エレメント２締付け用の網であり、この網１６及び前記コア６は非導電性の材質である。
【００２９】
上記炭素繊維構造体テープ８としては、炭素繊維織物テープ、炭素繊維不織布テープ等を用いることができ、特に炭素繊維織物テープは、連続繊維が多く使用されているので導電性がより高く、より好ましい給電電極材として作用する。
【００３０】
上記炭素繊維構造体テープ８の幅が１０ｍｍ未満の場合は、テープはみ出し部１０の長さ及びのテープ巻込み部１２長さが充分ではなく、給電用導電部１４の導電性が低下するので好ましくない。炭素繊維構造体テープ８の幅が５０ｍｍを超える場合は、円筒状のエレメントに巻回して形成させるに当たっての取扱が難しくなるので好ましくない。
【００３１】
上記テープはみ出し部１０の長さが５ｍｍ未満の場合は、中央に孔を有する円形電極を圧縮接触させて給電する際に円形電極と充分接触することができず両者間の導電性が低下するので好ましくない。テープはみ出し部１０の長さが３０ｍｍを超える場合は、何ら利点がなく不経済である。。
【００３２】
本発明のＡＣＦエレメントは、その構成が上記範囲内にあれば、その製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下の製造方法により製造することができる。
【００３３】
（ＡＣＦフェルト）
本発明のＡＣＦエレメントの形状は円筒形状であるため、本発明のＡＣＦエレメントに用いる加工前のシート状ＡＣＦフェルトの両端は平行である。後工程のエレメント形状への加工において、ＡＣＦフェルトの巻回回数に制限はないが、１５〜７０層に巻付けて円筒形状に加工する場合、ＡＣＦフェルトの厚さは３０〜２００ｍｍが好ましく、１５〜１５０ｍｍが更に好ましい。これにより、ＡＣＦフェルトの嵩密度分布は均一なものになる。
【００３４】
（エレメント形状への加工）
図１及び２に示すように、上記ＡＣＦフェルト４をコア６に渦巻状に巻回して円筒形状のエレメント２に加工する。このエレメント形状への加工に当たって、幅１０〜５０ｍｍの炭素繊維構造体テープ８を前記エレメントの両端から、それぞれ外側に５〜３０ｍｍをはみ出しつつ巻回すると共に、前記テープ各残部を前記エレメント２内に巻き込みつつ巻回して円筒形状に加工する。
【００３５】
ＡＣＦフェルト４を円筒形状に加工した後、ＡＣＦフェルト４は嵩密度７０〜１２０ｋｇ／ｍ3まで圧縮して締付けることが好ましい。これにより、吸着処理、脱着再生処理時におけるＡＣＦフェルト４の強度及び通気性が適したものになる。
【００３６】
このＡＣＦフェルト４の圧縮は、円筒の外側に締付け用の網８を巻き付け、ＡＣＦフェルト４を締付けることにより、圧縮することができる。
【００３７】
このようにして円筒の両端側に、テープはみ出し部１０とテープ巻込み部１２とで給電用導電部１４が形成されたＡＣＦエレメント２が得られる。
【００３８】
図３及び４は、それぞれ円形電極圧縮接触前及び後におけるＡＣＦエレメント２及び円形電極１８を示す部分正面断面図である。
【００３９】
得られたＡＣＦエレメント２は、図４に示すように、その端部に、中央に孔２０を有する円形電極１８を圧縮接触させると、テープはみ出し部１０が撓み電極１８と電気的に導通性が高まる。この状態で給電することによって高給電効率で加熱することができる。
【００４０】
この円形電極１８の材質としては、導電性のもの、例えばＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金等の金属、又は、黒鉛等のカーボンを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のＡＣＦエレメントの一例を示し、切断面がＡＣＦフェルトの中央部である平面断面図である。
【図２】図１におけるＡＣＦエレメントのＡ〜Ａ切断面を示す部分正面断面図である。
【図３】円形電極圧縮接触前における本発明のＡＣＦエレメントと円形電極との一例を示す部分正面断面図である。
【図４】円形電極圧縮接触後における本発明のＡＣＦエレメントと円形電極との一例を示す部分正面断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２    ＡＣＦエレメント
４    ＡＣＦフェルト
６    コア
８    炭素繊維構造体テープ
１０    テープはみ出し部
１２    テープ巻込み部
１４    給電用導電部
１６    網
１８    円形電極
２０    円形電極の孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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