(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無孔フランジの中央部と、中心にガス流通孔が形成された有孔フランジの中央部とに、活性炭素繊維材巻付け用の巻き芯の両端部を各別に連結して、前記巻き芯が縦姿勢の活性炭素繊維材巻付け体を形成し、
前記巻き芯は、内部空間が前記ガス流通孔に連通する筒状に形成するとともに、径方向で内外方向に通気可能に形成し、
前記巻き芯に活性炭素繊維材を所定厚さの活性炭素繊維材層になる状態で同芯状に複数巻付け、前記活性炭素繊維材層の径方向でその活性炭素繊維材層の内外方向に被処理ガスを通すことで、前記被処理ガスを吸着処理するよう構成し、
前記活性炭素繊維材を保形する所定数の保形用部材を、同芯状の複数の活性炭素繊維材層部分に各別に巻き付けてあって、
複数の前記活性炭素繊維材層の厚さは、内周側の層より外周側の層が薄くなっているガス吸着用エレメント。
【請求項２】
前記巻き芯は、巻き芯の軸線の周りでその軸線に沿う複数本の支持棒の一端部を、前記ガス流通孔周りの有孔フランジ部分に固着するとともに、支持棒の他端部を無孔フランジの中央部に固着して形成している請求項１記載のガス吸着用エレメント。
【請求項３】
前記保形用部材が金網である請求項２記載のガス吸着用エレメント。
【請求項４】
前記活性炭素繊維材をフェルト状に形成してある請求項１，２，３のいずれか一つに記載のガス吸着用エレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス吸着用エレメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のガス吸着用エレメントは、例えば実公昭５８−３７４５６号公報に開示されているように、下側の無孔フランジの中央部と、中心にガス流通孔が形成された上側の有孔フランジの中央部とに、活性炭素繊維材巻付け用の巻き芯の両端部を各別に連結して、巻き芯が縦姿勢の活性炭素繊維材巻付け体を形成し、巻き芯は、内部空間が前記ガス流通孔に連通する筒状に形成するとともに、径方向で内外方向に通気可能に形成し、巻き芯に活性炭素繊維材を所定厚さの活性炭素繊維材層になる状態に巻付け、その活性炭素繊維材に金網を巻付けて、活性炭素繊維材の外方側からの被処理ガスを活性炭素繊維材により吸着処理するとともに、前記巻き芯の内部空間とガス流通孔とを通して排出するよう構成してあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によれば、活性炭素繊維材は、巻き芯に単に巻付けてあるだけであったために保形性が十分とはいえず、再生活性炭素繊維材の自重、被処理ガス成分や被処理ガス中水分の吸着、さらに、再生用ガス中の水分の吸着による重量増加や強度低下や伸度上昇により活性炭素繊維材の上端側が上側の有孔フランジに対して下降した状態に活性炭素繊維材の形が崩れやすかった。
【０００４】
その結果、活性炭素繊維材の外方側の被処理ガスが、活性炭素繊維材の上端部と上側の有孔フランジとの間から巻き芯の内部空間側に入り込むというショートパスが生じて、吸着性能が低下しやすいという問題や、水蒸気等の再生用ガスが、活性炭素繊維材の上端部と上側の有孔フランジとの間から活性炭素繊維材の外方側に洩れ出るというショートパスが生じて、再生性能が低下しやすく、長時間の使用に耐えないという問題があった。
【０００５】
この問題を解消するものとして、特開平１０−１６５７４５号公報に開示されているように、通気性円筒状支持体の外周に活性炭素繊維シートとガラス繊維シートとを、ガラス繊維シートが外側になる状態に重ねて巻付け、さらに、活性炭素繊維シート層の外周面に突起付きの支持体を突き刺して構成したものや、特開平８−１０５０６号公報に開示されているように、円筒状支持体の外周に活性炭素繊維材を巻付け、突起付きの複数の支持体を、前記突起が活性炭素繊維材層の外周部と内周部とに各別に突き刺さるように設けたものが提案されている。
【０００６】
しかしながら、前者の構造ではガラス繊維シートが必要でそのガラス繊維シートにコストがかかり、また両者の構造とも突起付きの支持体が必要で、突起付きの支持体の製作や取り付けに手間がかかって、製作コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、被処理ガスのショートパスによる吸着性能の低下や、再生用ガスのショートパスによる再生性能の低下を抑制できて、長時間の使用に耐え、しかも、製作が簡単で製作コストを低廉化できるガス吸着用エレメントを提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【０００９】
［構成］
無孔フランジの中央部と、中心にガス流通孔が形成された有孔フランジの中央部とに、活性炭素繊維材巻付け用の巻き芯の両端部を各別に連結して、前記巻き芯が縦姿勢の活性炭素繊維材巻付け体を形成し、前記巻き芯に活性炭素繊維材を所定厚さの活性炭素繊維材層になる状態で同芯状に複数巻付け、前記活性炭素繊維材層の径方向でその活性炭素繊維材層の内外方向に被処理ガスを通すことで、前記被処理ガスを吸着処理するよう構成し、前記活性炭素繊維材を保形する所定数の保形用部材を、同芯状の複数の活性炭素繊維材層部分に各別に巻き付けてあって、複数の前記活性炭素繊維材層の厚さは、内周側の層より外周側の層が薄くなっている。
【００１０】
［作用］
被処理ガスを前記活性炭素繊維材層の径方向でその活性炭素繊維材層の内外方向に通して吸着処理する。
【００１１】
上記の構成によれば、活性炭素繊維材を保形する所定数の保形用部材を活性炭素繊維材層内に設けてあるから、再生後の活性炭素繊維材の自重、被処理ガス成分や被処理ガス中水分の吸着、さらに、再生用ガス中の水分の吸着による重量増加や強度低下や伸度上昇があっても活性炭素繊維材の形が崩れにくく、活性炭素繊維材の保形性が不十分な場合の問題、つまり、前記活性炭素繊維材の自重等で活性炭素繊維材の上端側が上側のフランジ（有孔フランジ又は無孔フランジ）に対して下降した状態に活性炭素繊維材の形が崩れるといった問題を解消することができる。
【００１２】
これにより、被処理ガスや再生用ガスが、活性炭素繊維材の上端部と上側のフランジとの間を、前記活性炭素繊維材層の径方向で内外方向に流通するというショートパスが生じにくくなり、例えばトルエン・ベンゼン・ジクロロメタン・トリクロロエチレン等の有機溶剤等の汚染物質を被処理ガスから効果的に除去することができるようになる。
【００１３】
また、特開平１０−１６５７４５号公報に開示されているように、円筒状支持体の外周に活性炭素繊維シートとガラス繊維シートとを、ガラス繊維シートが外側になる状態に重ねて巻付け、さらに、活性炭素繊維シート層の外周面に突起付きの支持体を突き刺して構成したものや、特開平８−１０５０６号公報に開示されているように、円筒状支持体の外周に活性炭素繊維材を巻付け、突起付きの複数の支持体を、前記突起が活性炭素繊維材層の外周部と内周部とに各別に突き刺さるように設けたもののうち、前者の構造ではガラス繊維シートが必要でそのガラス繊維シートにコストがかかり、また両者の構造とも突起付きの支持体が必要で、突起付きの支持体の製作や取り付けに手間がかかって、製作コストが高くなるという問題があるが、請求項１の構成によれば、補強用のガラス繊維材や突起付きの支持体が不要であり、所定数の保形用部材を前記活性炭素繊維材層内に設けるだけでよいから、上記従来の構造に比べると、安価に製作することができる。
【００１４】
［効果］
従って、被処理ガスのショートパスによる吸着性能の低下や、再生用ガスのショートパスによる再生性能の低下を抑制することができて、長時間の使用に耐えることができ、しかも、製作が簡単で製作コストを低廉化できるガス吸着用エレメントを提供することができて、被処理ガスからの有機溶剤等の汚染物質の除去に有利になった。
【００１７】
［作用］
さらに、前記所定数の保形用部材は、同芯状の複数の活性炭素繊維材層部分に各別に巻き付けてあるから、同芯状の各活性炭素繊維材層部分ごとに各保形用部材の巻付け力を加えることができて、前記巻付け力で活性炭素繊維材をより保形しやすくなる。
【００１８】
この場合、図３に示すように（図３は、活性炭素繊維材の重量当たりの保形用部材の枚数と、上側のフランジに対する活性炭素繊維材の上端部のずれとの関係を示す図である）、一つの保形用部材に対する前記活性炭素繊維材層部分の重量を一定値以下にすることで、活性炭素繊維材の形がより崩れにくくなる。
【００１９】
［効果］
従って、被処理ガスのショートパスによる吸着性能の低下や、再生用ガスのショートパスによる脱着性能の低下をより抑制することができた。
【００２０】
請求項３による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【００２１】
［構成］
請求項２による発明の構成において、前記保形用部材が金網である。
【００２２】
［作用］
請求項２の構成による作用と同様の作用を奏することができるのに加え、保形用部材が金網であるから、保形用部材を設けたこと起因する活性炭素繊維材層の通気性の低下を抑制できて、活性炭素繊維材層の径方向でその活性炭素繊維材層の内外方向に被処理ガスや脱着用ガスが通りにくくなるのを抑制でき、さらに、巻付け力の低下もあまりなく、専用の保形用部材を製作する場合に比べると、保形用部材を安価に構成することができる。
【００２３】
［効果］
従って、請求項２の構成による効果と同様の効果を得やすくなるとともに、製作コストを低廉化することができた。
【００２４】
請求項４による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【００２５】
［構成］
請求項１，２，３のいずれか一つによる発明の構成において、前記活性炭素繊維材をフェルト状に形成してある。
【００２６】
［作用］
請求項１，２，３のいずれか一つの構成による作用と同様の作用を奏することができるのに加え、活性炭素繊維材をフェルト状に形成してあるから、加工性が良く、生産コストが安い。
【００２７】
［効果］
従って、請求項１，２，３のいずれか一つの構成による効果と同様の効果を奏することができるのに加え、活性炭素繊維材をフェルト状に形成したことで加工性が良く、生産コストが安くなるから、経済性を向上させることができた。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１，図２にガス吸着用エレメントを示してある。
【００３０】
前記ガス吸着用エレメントはガス処理装置の吸着槽（図示せず）に収容され、その状態で径方向外方側から送られてくる被処理ガスを吸着処理する。
【００３１】
前記ガス吸着用エレメントの構造について説明すると、下側の円形の無孔フランジ１の中央部と、中心に円形のガス流通孔２が形成された上側の円形の有孔フランジ３の中央部とに、活性炭素繊維材巻付け用の巻き芯４の両端部を各別に連結し、前記有孔フランジ３の中央部に、ガス流通孔２と連通する短管８を固着し、再生用ガスを噴出するノズル９を短管８の側壁に貫通させて、前記巻き芯４が縦姿勢の活性炭素繊維材巻付け体を形成してある。
【００３２】
前記巻き芯４は、内部空間が前記ガス流通孔２に連通する筒状に形成するとともに、径方向で内外方向に通気可能に形成してあり、詳しくは、巻き芯４の軸線Ｏの周りでその軸線Ｏに沿う複数本の支持棒５の一端部を、ガス流通孔２周りの有孔フランジ部分に固着するとともに、支持棒５の他端部を無孔フランジ１の中央部に固着してかご型に形成してある。
【００３３】
そして、脱臭機能を持たせた複数枚の活性炭素繊維材６を所定厚さの活性炭素繊維材層になる状態に、前記複数本の支持棒５に巻付けて、活性炭素繊維材層の径方向外方側からの被処理ガスを活性炭素繊維材６により吸着処理するとともに、巻き芯４の内部空間と有孔フランジ３のガス流通孔２とを通して排出するよう構成し、前記活性炭素繊維材６を保形する複数枚の金網７（保形用部材に相当）を、同芯状の複数の活性炭素繊維材層部分に各別に巻き付けてある。
【００３４】
つまり、前記複数本の支持棒５に１枚の金網７を巻付け、この金網７に活性炭素繊維材６を３層に巻付け、前記３層の活性炭素繊維材６から成る活性炭素繊維材層部分に１枚の金網７を巻付け、この金網７に活性炭素繊維材６を２層に巻付け、前記２層の活性炭素繊維材６から成る活性炭素繊維材層部分に１枚の金網７を巻付け、この金網７に活性炭素繊維材６を１層に巻付けるとともに、前記１層の活性炭素繊維材６に金網７を巻き付けてある。
【００３５】
これにより、同芯状の各活性炭素繊維材層部分ごとに各金網７の巻付け力を加えることができて、活性炭素繊維材６をより保形しやすくなり、活性炭素繊維材６の自重、被処理ガス成分や被処理ガス中水分の吸着、さらに、再生用ガス中の水分の吸着による重量増加や強度低下や伸度上昇があっても活性炭素繊維材６の形が崩れにくくなる。
【００３６】
その結果、活性炭素繊維材６の自重等で活性炭素繊維材６の上端側が上側の有孔フランジ３に対して下降した状態に、活性炭素繊維材６の形が崩れるといった不具合を回避することができ、活性炭素繊維材６の外方側の被処理ガスが、活性炭素繊維材６の上端部と上側の有孔フランジ３との間から巻き芯４の内部空間側に入り込むというショートパスや、ノズル９側からの脱着用ガスが、活性炭素繊維材６の上端部と上側の有孔フランジ３との間から巻き芯４の外方側に洩れ出るというショートパスが生じにくくなる。
【００３７】
［別実施形態］
前記被処理ガスを、活性炭素繊維材層の径方向でその活性炭素繊維材層の内方側から外方側に通すことで、吸着処理するよう構成してあってもよい。
【００３８】
前記ガス吸着用エレメントは、ボックス型・カラム型・カートリッジ型などであってもよく、使用目的にあった形状を選択することができる。
【００３９】
前記保形用部材は、金網に換えて、パンチングメタルなど金属製のものや、耐熱・耐薬品性のある高分子製のもので構成してあってもよい。
【００４０】
前記活性炭素繊維材６はセルロース系・フェノール系・ポリアクリロニトリル系などのものであってもよい。
【００４１】
前記活性炭素繊維材は織物・編物・不織布などに加工されて様々な形状で用いられるが、活性炭素前駆体繊維をニードルパンチ・ウオーターパンチ等によりフェルトに加工した後、炭化・賦活により活性炭素繊維材を得ることで加工性がよくなり、生産コストを安くできる。またフェルトとして用いることで、被処理ガスとの接触面積を多くとることができ、通気抵抗を低く抑えることができて有利である。
【００４２】
フェルト加工の場合は、活性炭素繊維１００重量％を用いて、目付３００ｇ／ｍ2 〜６００ｇ／ｍ2 ・厚み２〜４ｍｍ・引っ張り強度が１５０ｇ（≒１．４７Ｎ）／cm幅以上でその時の伸度を３０％以下とすることで、強度や剛性を持たすためのポリプロピレン等の補強材を混合する必要性がなく、吸着容量の低下を抑制することができる。
【００４３】
【実施例１】
東洋紡績（株）のセルロース系の７ｄｔｅｘのポリノジック繊維を１００重量％用い、ニードルパンチ法によりフェルト加工後、炭化・賦活を行い、厚さ３．０ｍｍ，目付２００ｇ／ｍ2 ，幅１２００ｍｍの複数枚のフェルト状活性炭素繊維材を前記巻き芯に巻き付けるとともに、複数枚の金網を、同芯状の複数の活性炭素繊維材層部分に各別に巻き付けてガス吸着用エレメントを構成した。
【００４４】
このガス吸着用エレメントの大きさは、内径が１００ｍｍ，外径が３５０ｍｍ、高さ寸法が６００ｍｍである。
【００４５】
そして、所定期間経過後に、上側の有孔フランジに対する活性炭素繊維材の上端部のズレを測定し、図３のような測定結果を得た。
【００４６】
図３において縦軸の「フェルトズレ」とは、上側の有孔フランジに対する活性炭素繊維材の上端部のズレのことである。
【００４７】
図３は、活性炭素繊維材重量当たりの金網の枚数と前記ズレとの関係を示すもので、この図３に示す測定結果によれば、７．０kg以下の活性炭素繊維材に対して１枚の金網を巻付ければ、前記ズレが０になるということを確認できた。
【００４８】
【実施例２】
実施例１と同様な方法によりガス吸着エレメントを作成し、前記ガス吸着用エレメントを２槽式のガス処理装置に設置し、被処理ガスとしてトルエンを用い、濃度３０００ｐｐｍ、風量１０Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、温度２５℃、相対湿度６５％のガスとして装置に導入し、吸着処理を行うとともに、吸着終了後、１０５℃の水蒸気により再生を行う自動シーケンスによる連続運転を行い、入口・出口濃度を島津製作所製の炭化水素計により連続測定を行い、図４のような測定結果を得た。
【００４９】
この図４の測定結果によれば、従来技術のガス吸着エレメントでは、約４ｍｉｎで破過（装置出口へ被処理ガスが洩れ出す現象）が起こるのに対して、本発明では、約７ｍｉｎと延長することが確認できた。また、本発明のガス吸着エレメントを用い約１２ヶ月後に前記方法により同様な測定を行った結果、前記データと同様な結果となることを確認できた。
【００５０】
さらに、完了後エレメントを取り出し、形状を確認したところフェルトズレの発生はなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス吸着用エレメントの縦断面図
【図２】ガス吸着用エレメントの平面図
【図３】活性炭素繊維材の重量当たりの金網の枚数とずれとの関係を示す図
【図４】トルエン処理テストの結果を示す図
【符号の説明】
１        無孔フランジ
２        ガス流通孔
３        有孔フランジ
４        巻き芯
６        活性炭素繊維材
７        保形用部材
【図１】
0004403525.tif 000002
【図２】
0004403525.tif 000003
【図３】
0004403525.tif 000004
【図４】
0004403525.tif 000005