(57)【要約】【課題】  長期間に亘り安定して高い性能を発揮できる機能性部材の製造方法を提供する。【解決手段】  先ず、有機溶媒とゼオライト粉末を混ぜ合わせて原料液を調製し、分散工程を行う。分散工程では、原料液に超音波振動を付与し、有機溶媒中にゼオライト粒子（26）を均一に分散させる。続く混入工程では、分散工程を経た原料液に対して比較的少量のバインダ溶液が加えられる。混入工程が完了すると、その直後に付着工程が行われる。付着工程では、金属製基材（25）の表面にゼオライト粒子（26）を電気泳動法によって付着させる。【選択図】  図２
2005163136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製基材（25）の表面に機能性粉体が担持された機能性部材（20）を製造する方法であって、
液媒体と機能性粉体とを混合して調製された原料液に超音波振動を付与して液媒体中に機能性粉体を分散させる分散工程と、
上記分散工程を経た原料液にバインダーを混入する混入工程と、
上記混入工程が完了した直後に開始される工程であって該混入工程を経た原料液に浸漬された金属製基材（25）の表面に機能性粉体を電気泳動法により付着させて機能性部材（20）を形成する付着工程と
を備えている機能性部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の機能性部材の製造方法において、
付着工程の終了後に原料液から取り出された機能性部材（20）を加熱して焼結する焼結工程を備えている機能性部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の機能性部材の製造方法において、
原料液を構成する液媒体として有機溶媒を用いる機能性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性粉体を備える機能性部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フィンの表面に吸着剤を備える吸着熱交換器が開示されている。この吸着熱交換器は、基材であるアルミニウム製フィンの表面に機能性粉体としての吸着剤粉末を担持させたものであり、機能性部材を構成している。
【０００３】
この種の機能性部材の製造方法としては、機能性粉体を分散させたバインダ溶液に基材をディッピングする方法が知られている。ところが、この方法によって製造された機能性部材では、機能性粉体を構成する粒子の大部分がバインダに埋もれた状態となる。このため、ごく一部の機能性粒子しか空気と接触できない状態となり、機能性部材の性能が充分に得られないという問題がある。
【０００４】
一方、基材上に機能性粉体を担持させる方法としては、特許文献２に開示されているような電気泳動法も知られている。この電気泳動法は、液媒体中に機能性粉体が帯電状態で分散した原料液に基材を浸漬し、この基材に電圧を印加することで帯電した機能性粉体を基材に引き寄せて担持させる方法である。この方法によって機能性部材を製造すれば、機能性粉体を構成する粒子の大部分が空気と接触可能な状態となり、機能性部材の性能を充分に発揮させ得る可能性がある。
【特許文献１】特開平７−２６５６４９号公報
【特許文献２】特許第３４４５１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単に電気泳動法で基材表面上に機能性粉体を付着させただけでは、機能性粉体を構成する粒子同士や粒子と基材の間の付着力が弱く、機能性部材の使用中に機能性粉体が剥がれ落ちる可能性が高かった。このため、機能性部材の性能が次第に低下してしまい、長期間に亘って機能性部材の性能を保つことが困難であった。
【０００６】
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、長期間に亘り安定して高い性能を発揮可能な機能性部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、金属製基材（25）の表面に機能性粉体が担持された機能性部材（20）を製造する方法を対象としている。そして、液媒体と機能性粉体とを混合して調製された原料液に超音波振動を付与して液媒体中に機能性粉体を分散させる分散工程と、上記分散工程を経た原料液にバインダーを混入する混入工程と、上記混入工程が完了した直後に開始される工程であって該混入工程を経た原料液に浸漬された金属製基材（25）の表面に機能性粉体を電気泳動法により付着させて機能性部材（20）を形成する付着工程とを備えるものである。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、付着工程の終了後に原料液から取り出された機能性部材（20）を加熱して焼結する焼結工程を備えるものである。
【０００９】
第３の発明は、上記第１の発明において、原料液を構成する液媒体として有機溶媒を用いるものである。
【００１０】
−作用−
上記第１の発明では、分散工程と混入工程と付着工程とが順に行われる。分散工程では、液媒体と機能性粉体の混合物である原料液に超音波振動を与え、液媒体中に機能性粉体を均一に分散させる。続く混入工程では、分散工程を経た原料液にバインダーが混入される。この分散工程が完了すると、その直後に付着工程が開始される。付着工程では、混入工程を経た原料液に浸漬された金属製基材（25）に電圧を印加し、原料液中に分散した帯電状態の機能性粉体を金属製基材（25）の表面に付着させる。付着工程で得られた機能性部材（20）において、機能性粉体を構成する粒子は、他の粒子や金属製基材（25）とバインダーによって接合される。
【００１１】
上記第２の発明では、付着工程の完了後に焼結工程が更に行われる。焼結工程では、付着工程で得られた機能性部材（20）の加熱が行われる。焼結工程で機能性部材（20）を加熱すると、機能性粉体を構成する粒子同士が癒着して金属製基材（25）上に形成された機能性粉体の層が一層強固になる。
【００１２】
上記第３の発明では、原料液を構成する液媒体として有機溶媒が用いられる。つまり、液媒体としての有機溶媒と機能性粉体とを混ぜ合わせたものが原料液となる。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１の発明の製造方法により製造された機能性部材（20）では、機能性粉体を構成する粒子が他の粒子や金属製基材（25）とバインダーによって接合される。このため、単に電気泳動法によって金属製基材（25）に機能性粉体を付着させた場合に比べ、機能性粉体を構成する粒子同士の接合や粒子と金属製基材（25）の接合を強固にすることができ、機能性部材（20）の使用中における機能性粉体の剥がれを抑制できる。また、この発明では、混入工程が完了した直後に付着工程を開始している。このため、混入工程で原料液に混入されたバインダーによって機能性粉体を構成する粒子の表面が完全に覆われる前に該粒子を金属製基材（25）に付着させることができ、金属製基材（25）に付着した機能性粉体の大部分を空気などの処理対象と接触可能な状態にすることができる。この結果、機能性部材（20）の性能を充分に発揮させることができる。従って、この発明によれば、長期間に亘って安定して高い性能を発揮可能な機能性部材（20）を製造することができる。
【００１４】
上記第２の発明によれば、焼結工程を行うことにより、金属製基材（25）上に形成された機能性粉末の層を一層強固にすることができる。従って、この発明によれば、より寿命の長い機能性部材（20）を製造することができる。
【００１５】
上記第３の発明では、有機溶媒が液媒体として用いられる。ここで、付着工程で行われる電気泳動法では、原料液に浸漬された金属製基材（25）に電圧が印加される。その際、金属製基材（25）に印加される電圧が高いほど原料液中での機能性粒子の移動速度が速くなり、付着工程に要する時間が短くなる。一方、水溶液を液媒体として用いた場合は、水溶液の電気分解が起こるおそれがあるため、金属製基材（25）に印加する電圧をあまり高くできない。これに対し、有機溶媒を液媒体として用いた場合には、金属製基材（25）に比較的高い電圧を印加しても液媒体の電気分解は起こらない。従って、この発明によれば、付着工程で金属製基材（25）に印加する電圧を比較的高く設定して付着工程に要する時間を短縮でき、機能性部材（20）の製造効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
はじめに、本実施形態の製造方法により製造される機能性部材について説明する。
【００１８】
この機能性部材は、図１に示すような吸着熱交換器（10）を構成する吸着フィン（20）である。吸着フィン（20）は、細長い薄板状に形成されたアルミニウム製の金属製基材（25）と、この金属製基材（25）の表面に機能性粉体として担持されたゼオライト粉末とによって構成されている。ゼオライト粉末は、平均粒径１０μｍ程度のゼオライト粒子（26）で構成され、空気中の水蒸気を吸着する吸着剤として機能する。この種の吸着剤としては、ゼオライトの他に、アルミナ、シリカなどが例示される。上記吸着熱交換器（10）では、機能性部材としての吸着フィン（20）が多数設けられている。この吸着熱交換器（10）では、多数の吸着フィン（20）が並べて配置されると共に、各吸着フィン（20）を貫通するように伝熱管（11）が設けられている。
【００１９】
上記吸着熱交換器（10）では、吸着フィン（20）の間を通過する空気が吸着フィン（20）表面のゼオライト粒子（26）と接触する。吸着フィン（20）表面のゼオライト粒子（26）に空気中の水分を吸着させる場合には、伝熱管（11）内へ冷却用の熱媒体を導入し、吸着熱を熱媒体に吸熱させる。一方、吸着フィン（20）表面のゼオライト粒子（26）から水分を脱離させる場合は、伝熱管（11）内へ加熱用の熱媒体を導入してゼオライト粒子（26）を加熱する。
【００２０】
本実施形態の製造方法について、図２を参照しながら説明する。この製造方法では、順に分散工程と混入工程と付着工程とが行われる。
【００２１】
この製造方法の準備段階では、有機溶媒とゼオライト粉末との混合物である原料液が調製される。液媒体である有機溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、アセトン、イソプロパノール、ｎ−ブタノールなどが例示される。有機溶媒に加えるゼオライト粉末の量は、有機溶媒１リットルあたり４０ｇ以下である。有機溶媒と混ぜ合わされた状態で、ゼオライト粒子（26）はマイナス(−)に帯電した状態となる。
【００２２】
また、準備段階では、吸着フィン（20）を構成する金属製基材（25）が成形される。この金属製基材（25）は、単独の状態であってもよいし、伝熱管（11）と組み合わされた状態であってもよい。
【００２３】
上記分散工程では、原料液に対して超音波振動が付与される。これによって、原料液では、有機溶媒中にゼオライト粒子（26）が均一に分散した状態となる。
【００２４】
上記混入工程では、分散工程を経た原料液に対してバインダ溶液が加えられる。バインダとしては、ポリビニルブチル、ポリエチレングリコール、ブチルアクリレートなどが例示される。この混入工程で原料液に混入されるバインダの量は、有機溶媒１リットルあたり１ｇ以下である。つまり、原料液には、比較的少量のバインダが加えられる。
【００２５】
上記付着工程は、混入工程が完了した直後に開始される。つまり、原料液にバインダを加える混入工程が完了すると、その後、速やかに付着工程が開始される。
【００２６】
この付着工程では、金属製基材（25）の表面にゼオライト粉末が電気泳動法によって付着される。具体的に、付着工程では、混入工程を経た原料液に金属製基材（25）と白金電極（31）とが浸漬される。また、金属製基材（25）は直流電源（30）のプラス(＋)極に、白金電極（31）は直流電源（30）のマイナス(−)極にそれぞれ接続される。この状態で金属製基材（25）に電圧を印加すると、マイナス(−)に帯電したゼオライト粒子（26）が金属製基材（25）に引き寄せられて付着し、金属製基材（25）の表面にゼオライト粒子（26）の層が形成される。この付着工程では、金属製基材（25）に約６００Ｖ程度の電圧が印加される。その際に流れる電流は、金属製基材（25）の大きさにもよるが１ｍＡ以下である。
【００２７】
付着工程は、金属製基材（25）の表面に形成されたゼオライト粒子（26）の層がある程度の厚さになると終了する。付着工程で形成された吸着フィン（20）は、原料液から取り出されて乾燥させられる。
【００２８】
図３に示すように、完成した吸着フィン（20）の表面では、各ゼオライト粒子（26）の表面にバインダ（27）が点在する状態となり、この点在するバインダ（27）によってゼオライト粒子（26）が金属製基材（25）や他のゼオライト粒子（26）と接合された状態となる。このため、金属製基材（25）に付着した各ゼオライト粒子（26）の表面の大部分が空気と接触可能な状態となる。また、従来のように層を形成するゼオライト粒子（26）同士の隙間がバインダで埋められてしまうことがないため、金属製基材（25）寄りに位置するゼオライト粒子（26）も空気と接触可能な状態となる。
【００２９】
−実施形態の効果−
本実施形態の製造方法により製造された吸着フィン（20）では、ゼオライト粒子（26）が他のゼオライト粒子（26）や金属製基材（25）とバインダーによって接合される。このため、単に電気泳動法によって金属製基材（25）にゼオライト粒子（26）を付着させた場合に比べ、ゼオライト粒子（26）を他のゼオライト粒子（26）や金属製基材（25）との接合を強固にすることができ、吸着フィン（20）の使用中にゼオライト粉末の層が剥がれ落ちるのを抑制できる。
【００３０】
また、本実施形態では、混入工程が完了した直後に付着工程を開始している。このため、混入工程で原料液に混入されたバインダーによってゼオライト粒子（26）が完全に覆われる前に各ゼオライト粒子（26）を金属製基材（25）に付着させることができ、金属製基材（25）に付着したゼオライト粒子（26）の大部分を空気と接触可能な状態にすることができる。この結果、吸着フィン（20）の吸脱着性能を充分に発揮させることができる。
【００３１】
従って、本実施形態の製造方法によれば、長期間に亘って安定して高い吸脱着性能を発揮可能な吸着フィン（20）を製造することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、原料液を構成する液媒体として有機溶媒を用いている。ここで、付着工程で行われる電気泳動法では、原料液に浸漬された金属製基材（25）に電圧が印加される。その際、金属製基材（25）に印加される電圧が高いほど原料液中でのゼオライト粒子（26）の移動速度が速くなり、付着工程に要する時間が短くなる。一方、水溶液を液媒体として用いた場合は、水溶液の電気分解が起こるおそれがあるため、金属製基材（25）に対して２Ｖ程度の電圧しか印加することができない。これに対し、有機溶媒を液媒体として用いた場合には、金属製基材（25）に６００Ｖ程度の電圧を印加しても液媒体の電気分解は起こらない。従って、本実施形態によれば、付着工程で金属製基材（25）に印加する電圧を比較的高く設定して付着工程に要する時間を短縮でき、吸着フィン（20）の製造効率を向上させることができる。
【００３３】
−実施形態の変形例−
本実施形態の製造方法によれば、図４に示すように、金属製基材（25）の表面に２つの層が形成された吸着フィン（20）を製造することも可能である。具体的に、図４に示す吸着フィン（20）では、金属製基材（25）の表面に第１層（21）と第２層（22）とが積層された状態で形成されている。金属製基材（25）に隣接する第１層（21）は、平均粒径３０μｍ程度のゼオライト粒子（28）で構成されている。一方、第１層（21）の上に形成された第２層（22）は、平均粒径１０μｍ程度のゼオライト粒子（26）で構成されている。
【００３４】
図４に示す吸着フィン（20）を本実施形態の製造方法で製造する過程について説明する。
【００３５】
この場合、準備段階では、有機溶媒に平均粒径３０μｍ程度のゼオライト粒子（28）を混入した第１の原料液と、有機溶媒に平均粒径１０μｍ程度のゼオライト粒子（26）を混入した第２の原料液とが調製される。
【００３６】
先ず、金属基材の表面に第１層（21）を形成するために、分散工程と混入工程と付着工程とが順に行われる。具体的に、分散工程では、第１の原料液に超音波を付与し、有機溶媒中にゼオライト粒子（28）を均一に分散させる。次の混入工程では、第１の原料液にバインダ溶液を添加し、その後すぐに付着工程を開始する。付着工程では、第１の原料液に含まれる平均粒径３０μｍ程度のゼオライト粒子（28）が金属製基材（25）に引き寄せられて付着し、第１層（21）が形成される。
【００３７】
続いて、金属基材の表面に第２層（22）を形成するために、分散工程と混入工程と付着工程とが順に行われる。具体的に、分散工程では、第２の原料液に超音波を付与し、有機溶媒中にゼオライト粒子（26）を均一に分散させる。続く混入工程では、第２の原料液にバインダ溶液を添加し、その後すぐに付着工程を開始する。付着工程では、第２の原料液に含まれる平均粒径１０μｍ程度のゼオライト粒子（26）が金属製基材（25）に引き寄せられて付着し、第２層（22）が形成される。
【００３８】
−その他の実施形態−
実施形態の製造方法では、付着工程の後に焼結工程を行うようにしてもよい。この焼結工程では、付着工程を経て原料液から取り出された吸着フィン（20）を３００℃以上に加熱し、暫くの間は３００℃以上に保つ。その間、吸着フィン（20）では、ゼオライト粒子（26）同士の間やゼオライト粒子（26）と金属製基材（25）の間で癒着が生じる。従って、焼結工程を行えば、ゼオライト粒子（26）を他のゼオライト粒子（26）や金属製基材（25）と強固に結合させることができる。
【００３９】
また、上記実施形態では、付着工程の前に予め金属製基材（25）にアルマイト処理などを施し、金属製基材（25）の表面をポーラス化（多孔質化）しておいてもよい。この場合には、金属製基材（25）の表面に細かい凹凸が多数形成されることになる。従って、金属製基材（25）の表面積が拡大して担持されるゼオライト粉末の量を増大させることができ、更にはゼオライト粉末と金属製基材（25）の結合を強化することができる。
【００４０】
また、本発明に係る製造方法は、機能性粉体としてゼオライト粉末以外の粉体が担持された機能性部材を製造するために用いてもよい。例えば空気中の臭気成分や有害成分を分解するための触媒粉末が機能性粉体として担持された機能性部材を、本発明に係る製造方法により製造してもよい。尚、この種の触媒の例としては、酸化チタン(TiO2)などの光触媒、金(Au),プラチナ(Pt),パラジウム(Pd)などの貴金属系の触媒、ニッケル(Ni),亜鉛(Zn),銅(Cu)などの酸化物から成る酸化物系の触媒が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、金属製基材（25）上に機能性粉体の層が形成された機能性部材の製造について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】吸着熱交換器の構成を示す概略斜視図である。
【図２】吸着フィンの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明に係る製造方法により製造された吸着フィンの要部を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る製造方法により製造された吸着フィンの要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
（20）  吸着フィン（機能性部材）
（25）  金属製基材
（26）  ゼオライト粒子
【図１】
2005163136.tif 000003
【図２】
2005163136.tif 000004
【図３】
2005163136.tif 000005
【図４】
2005163136.tif 000006