(57)【要約】【課題】目的１は、ドアや窓を終日開放したり、空気清浄機を稼働させたりすることなく、室内の有害物質を除去すること。目的２は、新築ないしは既存の住宅に対して金属シールドなどの追加工事を行う事なく電磁波の遮蔽ないしは減衰を行うこと。【解決手段】４６０℃〜５００℃の不活性ガス雰囲気中で炭化した豆類を、直径数μｍのサイズに粉体化し、液体と混合した炭素素材の水溶液を噴霧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４６０℃〜５００℃の不活性ガス雰囲気中で炭化した豆類を、直径数μｍのサイズに粉体化し、液体と混合したことを特徴とする有害物質除去効果及び電磁波遮蔽ないしは減衰効果を保有する炭素素材。
【請求項２】
前記豆類は、小豆もしくは大豆であり、前記液体は水もしくはエチルアルコールであることを特徴とする請求項１記載の有害物質除去効果及び電磁波遮蔽ないしは減衰効果を保有する炭素素材。
【請求項３】
豆類を準備する工程と、
前記豆類を炉内に収容する工程と、
前記炉内に不活性ガスを充填する工程と、
前記不活性ガスの雰囲気中で前記豆類を４６０℃〜５００℃の範囲内の温度で加熱して炭化させる工程と、
前記炉内から炭化した前記豆類を取り出して直径数μｍのサイズに粉体化する工程と、
粉体化した粉体を液体と混合する工程と、
を備えたことを特徴とする有害物質除去効果及び電磁波遮蔽ないしは減衰効果を保有する炭素素材の製造方法。
【請求項４】
前記豆類は、小豆もしくは大豆であり、前記液体は水もしくはエチルアルコールであることを特徴とする請求項３記載の有害物質除去効果及び電磁波遮蔽ないしは減衰効果を保有する炭素素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質除去効果及び電磁波遮蔽ないしは減衰効果を保有する炭素素材並びに製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋の建材や家具に用いられている合板には、製造時に接着剤が用いられる。接着剤は、強度別に三種類存在し、それぞれホルマリンとユリア・メラミン・フェノールを化学反応させて作られる（接着剤に加え、防腐剤が用いられることがある。）。
これらの接着剤に硬化剤を加えて合板を構成する板（単板）に塗布して貼り合わせ、１００℃以上で加熱しながら圧縮すると、接着剤が固化して合板が得られる。これらの合板は、熱を加えると硬化する「熱硬化性樹脂」と呼ばれ、一旦硬化すると、再加熱や溶剤によって溶けたり、柔らかくなったりすることがない。この硬化完了までに接着剤中のホルムアルデヒドが完全にユリア等と反応しきってしまえば、製品の合板の中にはホルムアルデヒドが全くなくなり、ホルムアルデヒド拡散によるシックハウス症候群は発生しないはずである。
しかしながら、実際には、科学的・技術的限界により、未反応のホルムアルデヒドの残留濃度をゼロにすることはできない。そのため、建築直後の家屋の内装材や家具に用いられた接着剤から残留ホルムアルデヒドや残留アセトアルデヒド等の有害物質が揮発して室内に万延する。これらの有害物質を吸引したり、触れたりすると、倦怠感、めまい、頭痛、湿疹、喉の痛み、呼吸器疾患等のシックハウス（室内空気汚染）症候群が引き起こされる。
他方高圧送電線の近くにおいては、電力会社は距離が離れているので問題ないとしているが、強い電磁界が発生している事は事実である。
医学的に立証された訳ではないが携帯電話基地局からの電磁波が周辺住民の体調不良（頭痛、耳鳴りなど）を引き起こしていると主張する人も存在する。
【０００３】
シックハウス症候群対策としては、建築直後に終日ドアや窓を開放して換気するか、空気清浄機（例えば、特許文献１参照。）を稼働させることが挙げられる。
電磁波に対する対策としては、金属金網などによりシールドする、電磁波防止カーテンを使用する等の方法で電磁波を減衰させる事が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２９３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ドアや窓を終日開放して換気する場合は、夏季や冬季は冷房や暖房が十分に効かず、害虫や不審者等の侵入のおそれもある。また、空気清浄機を稼働させる場合には在室中はもとより外出中も稼働させなければならずその分電気代がかかってしまう。
電磁波の遮蔽ないしは減衰の為には金属で住宅の全面を覆うことが考えられるが、非常に大がかりな工事が必要であり、住宅では現実的ではない。また、電磁波防止カーテンを使用する等の方法で電磁波を遮蔽ないしは減衰させる事が出来るが部分的にしか実現できない。
【０００６】
そこで、本発明の目的１は、ドアや窓を終日開放したり、空気清浄機を稼働させたりすることなく、室内の有害物質を除去することにある。
また、本発明の目的２は、新築ないしは既存の住宅に対して金属シールドなどの追加工事を行う事なく電磁波の遮蔽ないしは減衰を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、４６０℃〜５００℃の不活性ガス雰囲気中で炭化した豆類を、直径数μｍのオーダに粉体化し、液体と混合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ドアや窓を終日開放したり、空気清浄機を稼働させたりすることなく、室内の有害物質を除去することができる。また、本発明によれば、大掛かりな追加工事なしに外部からの電磁波を遮蔽ないしは減衰する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の炭素素材を製造するのに用いた加熱炉としての焼却装置の概念図である。
【図２】本発明の炭素素材の製造方法のフローチャートの一例である。
【図３】（ａ）は、本願の炭素素材の水溶液をスプレーに充填した場合の一例であり、（ｂ）は、（ａ）に示したスプレーで試料等に噴霧する状態を示す図である。
【図４】一般加工板の電界測定の結果を示す図である。
【図５】電磁波カット加工板の電界測定の結果を示す図である。
【図６】一般加工剤の磁界測定の結果を示す図である。
【図７】電磁波カット加工版の磁界測定の結果を示す図である。
【図８】シールド材の磁界測定の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜構  成＞
［本発明の炭素素材を製造するのに用いた加熱炉］
図１は、本発明の炭素素材を製造するのに用いた加熱炉としての焼却装置の概念図である。
図１に示す焼却装置は、窒素等の不活性ガス雰囲気中で廃棄物を焼却する炭化炉１に、この炭化炉１で加熱・焼却される廃棄物から生じる燃焼ガスが導入される冷却槽２が連設されている。冷却槽２には、燃焼ガスを冷却することで燃焼ガスに含まれる有害物質等の不純成分を液化させて除去するように、液化した不純成分を溜めておく貯留部８が設けられている。液化した不純成分を冷却液として冷却槽２内に循環噴霧させることでこの冷却槽２を通過する燃焼ガスを冷却するように構成されている。冷却槽２に、冷却槽２を通過した燃焼ガスが導入される吸着槽４が連設されている。吸着槽４には、冷却槽２を通過した燃焼ガスに含まれる残余の不純成分を除去し得るように、不純成分を吸着除去する多数の吸着材から成り水等の液体が噴霧される吸着層３が設けられている。燃焼ガスを多数の吸着材間を通過させることで燃焼ガスから残余の不純成分が吸着除去されるように構成されている。炭化炉１、冷却槽２、及び吸着槽４は密閉状態に構成されている。炭化炉１、冷却槽２、及び吸着槽４の内圧を大気圧に対しやや負圧に保持する排気駆動機構５が備えられている。
尚、ＶＤは手動ダンパー、ＢＶは手動ボールバルブ、ＦＣＩは流量コントローラ、ＭＣはマスフローコントローラ、ＣＣは温度調節計、ＴＨは温度センサー、ＬＩは水位計、ＳＶは電磁弁バルブ、ＦＩは重量計、ＰＨはｐＨセンサー、ＰＨＩＣはｐＨコントローラである。
【００１１】
［加熱炉各部］
各部を具体的に説明する。
炭化炉１は、密閉性がよく、内部に多数のヒータが設けられている。炭化炉１には、過熱防止のためのＳＳＲ（ソリッドステートリレー）が設けられ、温度センサーから検出される温度に応じてヒータの電源をオンオフする。尚、符号９は、炭化炉１を冷却するための冷却ファンである。
【００１２】
炭化炉１に窒素供給管１０を介して不活性ガス供給部７としての窒素供給部が連設されている。
窒素供給部は、常に一定量の窒素を炭化炉１に供給するのではなく、炭化炉１内に存する酸素を押し出すように供給して窒素雰囲気に置換した後、少量ずつ供給するように流量コントローラが設定されている。
冷却槽２には、冷却水が自動的に供給されるクーリングタワー１２から循環ポンプで冷却水が循環される冷却管１３が配設されている。
【００１３】
また、冷却槽２には、冷却槽２の下部に設けた貯留部８に貯留される冷却水を汲み上げて冷却槽２内に循環噴霧するシャワー部１４が設けられている。
【００１４】
冷却槽２と吸着槽４との間に排気管１１を介して仕上げ冷却槽２３が設けられている。
この仕上げ冷却槽２３には、冷却槽２と同様に冷却管１３とシャワー部１４とが設けられており、冷却槽２を通過した燃焼ガスが冷却される。ただし、冷却槽２にて液化するべき不純成分は既に液化しているため、この仕上げ冷却槽２３は、主に燃焼ガスの温度を更に低下させるために存在する。
また、仕上げ冷却槽２３の冷却管１３には、クーリングタワー１２からの冷却水を循環させ、シャワー部１４からは、後記吸着槽４の貯留部１６に溜まる水を循環噴霧するように構成されている。
吸着槽４には、冷却槽２及び仕上げ冷却槽２３を通過した燃焼ガスが導入される。
吸着槽４は、吸着層３を所定間隔で二層設けた構成で、各冷却槽２、２３の上部には夫々冷却槽２、２３に水を噴霧するシャワー部１５が設けられている。
【００１５】
具体的には、シリコーンチューブを多数密集状態に設けて吸着層３が構成され、多数密集状態に設けられたシリコーンチューブに水をかけてシリコーンチューブ間を燃焼ガスが時間をかけて通過するように構成されている。
【００１６】
また、吸着槽４の下部には吸着層３にかける水を貯留する貯留部１６を設け、この貯留部１６の水をシャワー部１５（及び仕上げ冷却槽２３のシャワー部１４） から循環噴霧するように構成している。この貯留部１６には、水を供給すると共に、この貯留部１６に溜まる水のｐＨ値をチェックして中性を保つように適宜な中和剤が投入される。貯留部１６からはオーバーフロー２４を通じて吸着層３にかけた水が排出される。
【００１７】
吸着槽４には、吸着層３を通過した燃焼ガスを再度この吸着層３を通過させるためのバイパス路６が設けられている。
【００１８】
吸着槽４の燃焼ガス排出側にバイパス入口６ａを連設し、循環ファン１７によりこのバイパス入口６ａから吸着層３を通過した燃焼ガスを吸引して吸着槽４の燃焼ガス導入側に連設したバイパス出口６ｂから排出し、何度も吸着層３を通過させることで、この吸着層３により確実に不純成分を吸着除去するように構成されている。
【００１９】
燃焼ガスの排気速度を所定の速度に設定することで、炭化炉１、冷却槽２、仕上げ冷却槽２３及び吸着槽４内を大気圧に比してやや負圧（９９２．７ｈＰａ程度）に保持している。
【００２０】
具体的には、冷却槽２、仕上げ冷却槽２３及び吸着槽４を通過した燃焼ガスの排気経路上に排気ファン１８を設け、この排気ファン１８による排気速度を、排気駆動機構５を適宜制御することで調整する。炭化炉１と冷却槽２との間の排気管に設けた圧力センサーで検出される圧力に応じて排気駆動機構５が適宜な出力となるようにインバータを用いて制御して炭化炉１、冷却槽２、仕上げ冷却槽２３及び吸着槽４の内圧を所定圧力に保持する。
【００２１】
排気ファン１８の上流側位置には、複数のフィルター１９を設けた公知のフィルターボックス２０と、吸着剤２１を充填した吸着塔２２を設けられており、吸着槽４においても吸着し切れなかった不純成分を除去できる。
冷却槽２には液化した不純成分を溜めておく貯留部８を設け、液化した不純成分を冷却液として冷却槽２内に循環噴霧させることでこの冷却槽２を通過する焼却ガスを冷却するように構成されている。
【００２２】
更に、吸着槽４において多数の吸着材から成り水等の液体が噴霧される吸着層３に燃焼ガスを通過させることにより、不純成分が吸着除去される。
【００２３】
＜製造方法＞
次に、本実施形態における炭素素材の製造方法について述べる。
炭素素材の製造には、図１に示した焼却装置を流用できる。尚、本実施形態では図１に示した焼却装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、不活性ガス雰囲気中で所定の温度で加熱できれば他の炉を用いてもよい。
先ず、豆類としての小豆（もしくは大豆）を準備し、炭化炉１を加熱炉として内部に小豆を投入し、窒素ガスの雰囲気を形成した後で小豆を加熱する。炭化炉１で加熱により生じる燃焼ガスは冷却槽２に導入される。
窒素ガスの圧力としては、例えば、大気圧より数Ｐａ程度負圧に保つことが好ましい。
【００２４】
炭化炉１において加熱される小豆から生じるガスにはダイオキシン類が含まれていないが、他の不純成分が含まれているので、これらの不純成分を取得すべく、この炭化炉１と排気管１１とを介して連設される冷却槽２に導入する。尚、４６０℃〜５００℃、好ましくは４６０℃〜４７０℃の温度で、２時間加熱し、炭化炉１内の原料を乾燥させため１５０℃の温度で１時間処理する。炭化炉１内には炭化工程中に原料から発生したガスが多く発生するが、炭化炉１内は負圧制御されているので、ガスが直接外気に触れることはなく、所定のパイプを通り、無害化される。このように処理することで小豆からはガスが抜け、炭化炉１内には無害化した炭化物のみが残ることになる。この炭化物は炭素を主成分とする多孔性の軟性物質である炭素素材（軟性炭素とも言う）である。
【００２５】
［製造工程］
図２は、本発明の炭素素材の製造方法のフローチャートの一例である。
豆類（例えば小豆）を準備する（Ｓ１）。
豆類を炉内に収容する（Ｓ２）。
炉内に不活性ガス（例えば、窒素ガス）を充填する（Ｓ３）。
炉内の豆類を所定の温度範囲内（例えば、４６０℃〜５００℃）の温度範囲内で加熱する（Ｓ４）。
所定の時間（例えば、２時間）経過したか否か判断し（Ｓ５）、所定の時間経過しない場合は待機し（Ｓ５／ＮＯ）、炭化に必要な所定の時間経過後（Ｓ５／ＹＥＳ）、炉内を一定温度（例えば、１５０℃）で一定時間（例えば、１時間）乾燥させ（Ｓ６）、炉内を所定の温度（例えば、８０℃）になるまで冷却する（Ｓ７）。冷却後、炭化した豆類を炉内から取り出し（Ｓ８）、炭化した豆類をスラリー等で直径数μｍのオーダに粉体化する（Ｓ９）。
粉体化した豆類を液体（例えば水もしくはエチルアルコール）と混合することにより、炭素素材の水溶液が得られる。尚、粉体の液体に対する希釈率は千倍から二千倍が好ましい。
尚、本有害物質除去剤は、例えば、スプレーに充填され、室内で空中やカーテン等に噴霧されることで拡散される。拡散された有害物質除去剤は大気中の有害物質を吸着し、消臭することができる。また、家具や内装材に噴霧することにより、霧状の炭素素材の水溶液が付着し、水分が蒸発して炭素素材が有害物質を吸着することにより、消臭することができる。
尚、本炭素素材の水溶液は、例えば、スプレーに充填され、室内で空中やカーテン等に噴霧されることで拡散される。拡散された炭素素材の水溶液は大気中の有害物質を吸着し、消臭することができる。また、家具や内装材に噴霧することにより、霧状の炭素素材の水溶液が付着し、水分が蒸発して炭素素材が有害物質を吸着することにより、消臭することができる。
【００２６】
＜作用効果＞
豆類を窒素ガス雰囲気中において、４６０℃〜５００℃の炉中で加熱し、熱処理の際生じる有害物質や不純成分は炉外にて吸着処理される。
熱処理の際、加熱温度設定の高低によって炭素素材の成分や用途が変化する。例えば、４６０℃〜４７０℃で処理された炭素素材は、有害な化学物質や自然界から放出され人体に害を及ぼす物質を吸着することで除去、或いは融和処理する。
その際、芳香を伴うものに対しては、炭素素材を希釈した水分が蒸発するに伴い、消臭効果を呈する。
全く同じ処理方法で生成された炭素素材の水溶液を木材やプラスチックにスプレーし乾燥させる事により、電磁波に対する遮蔽効果ないしは減衰効果を与える事が出来る。
木材を炭素素材の水溶液に浸けてから乾燥しても同様な効果を得る事が出来る。
【００２７】
図３（ａ）は、本願の炭素素材の水溶液をスプレーに充填した場合の一例であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したスプレーで試料等に噴霧する状態を示す図である。
【００２８】
本願の炭素素材の水溶液を例えば、図３（ａ）に示すようなスプレー容器２５に充填し、室内で壁等に噴霧することで、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド等の有害物質が吸着され、消臭が可能となる。また、図４（ｂ）に示すようにスプレー容器２５で家具や内装材２６等に噴霧し、水分が蒸発して炭素素材が有害物質を吸着することにより、消臭が可能である。
【００２９】
従って本実施形態によれば、ドアや窓を終日開放したり、空気清浄機を稼働させたりすることなく、有害物質を除去することができる。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１は、本願の有害物質除去剤を用いた場合の有害物質の除去の効果を示す表である。但し、単位はμｇ／ｍ2であり、Ｆ３合板はＪＡＳに規定されるＦ☆☆☆☆（Ｆフォースター）は、ＪＩＳ工場で生産されるＪＩＳ製品に表示することが義務付けられているホルムアルデヒド等級の最上位規格を示すマークである。
【００３２】
住宅建築や家具等に用いられる合板に含まれる残留接着剤や防腐剤から発生する化学有害物質を除去する性能を確認するために、小型チャンバー法による揮発性有機化合物放散速度測定を行い、表１に示す結果を得た。
【００３３】
ここで、小型チャンバー法は、ＪＩＳ  Ａ１９０１：２００９に基づくものであり、一定の放散面積を持つシールドボックス（試料ホルダー）に試料をセットして小型チャンバーに入れ、恒温、恒湿の清浄空気を流して一定時間後に試料から放散するＶＯＣ（揮発性有機化合物）を吸着管へ捕集し、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ分析装置）及びＡＴＤ（加熱脱着装置）−ＧＣ/ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）によって定性分析及び定量分析を行う方法である。
【００３４】
試料としては、下記の３点を用意して比較試験を行った。
(1)Ｆ３合板
(2)Ｆ３合板に炭素素材の水溶液を噴霧したもの
(3)Ｆ４合板
【００３５】
表１に示す結果からＦ４合板より安価なＦ３合板に炭素素材の水溶液を噴霧することにより、Ｆ４合板から発生する化学有害物質以下の発生に留めることができた。Ｆ４合板は、内装仕上げには無制限に使用可能ではないが、規定内の施工面積のＦ３合板より発生する化学有害物質の抑制ができるという格別な効果が得られる。
尚、炭素素材の水溶液の試料への噴霧後に水分が乾燥してから上記効果が発生する。また、表１に示したデータは、炭素素材の水溶液の噴霧後放散値が最大になると考えられる３日後に測定を行ったものである。
【００３６】
ここで、本願の有害物質除去剤をカーテンや内壁等にスプレーしたり、プラスチック素材やセラミック素材に添加したりすることで電磁波遮蔽効果ないしは電磁波減衰効果が得られることが分かった。
【００３７】
図４〜図８を用いて本願の電磁波遮蔽効果ないしは電磁波減衰効果について述べる。
電磁波遮蔽効果ないしは電磁波減衰効果については、茨城県工業技術センターにて平成２５年５月２１日に測定した。測定法はＫＥＣ法を用い、測定項目としては、電界が３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚで、磁界が９ＫＨｚ〜３０ＫＨｚである。検体としては、電磁波カット加工板及び一般加工板を用いた。
【００３８】
ここで、ＫＥＣ法とは、一般社団法人ＫＥＣ関西電子工業振興センターで開発した電界シールド効果評価装置と、磁界シールド効果評価装置とを用いて行う評価試験法である。電界シールド評価装置は、ＴＥＭセルの寸法配分を取り入れ、その伝送軸方向に垂直な面内で左右対称に分割した構造となっている。磁界シールド評価装置は、磁界成分の大きな電磁界を発生させるため、シールド型円形ループアンテナを用い、９０度角の金属板と組みあわせて、ループアンテナの１／４の部分が外部に出ている構造となっている。
【００３９】
［比較例１］
図４は、一般加工板の電界測定の結果を示す図であり、横軸が周波数（対数軸）を示し、縦軸が減衰率を示す。
減衰率が周波数の増加に伴い低下しているものの、反応が無いことが分かる。
【実施例１】
【００４０】
図５は、電磁波カット加工板の電界測定の結果を示す図であり、横軸が周波数（対数軸）を示し、縦軸が減衰率を示す。
減衰率が周波数の増加に伴い低下しているものの、周波数遮断反応があることが分かる。
【００４１】
［比較例２］
図６は、一般加工剤の磁界測定の結果を示す図であり、横軸は周波数軸（対数軸）を示し、縦軸が減衰率を示す。
反応が無いことが分かる。
【実施例２】
【００４２】
図７は、電磁波カット加工版の磁界測定の結果を示す図であり、横軸は周波数軸（対数軸）を示し、縦軸が減衰率を示す。
遮断反応が有ることが分かる。
【実施例３】
【００４３】
図８は、シールド材の磁界測定の結果を示す図であり、横軸は周波数軸（対数軸）を示し、縦軸が減衰率を示す。
遮断反応が有ることが分かる。
【００４４】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１    炭化炉（燃焼炉）
２    冷却槽
３    吸着層
４    吸着槽
５    排気駆動機構
６    バイパス
６ａ    バイパス入口
６ｂ    バイパス出口
７    不活性ガス供給部
８、１６    貯留部
９    冷却ファン
１０    窒素供給管
１１    排気管
１２    クーリングタワー
１３    冷却管
１４、１５    シャワー部
１７    循環ファン
１８    排気ファン
１９    フィルター
２０    フィルターボックス
２１    吸着剤
２２    吸着塔
２３    仕上げ冷却槽
２４    オーバーフロー
２５    スプレー
２６    内装材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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