JP4068080B2 - 機能性セラミックスの製造方法、機能性セラミックス樹脂の製造方法、機能性セラミックス、機能性セラミックス樹脂及び浄水装置 - Google Patents

Description

本発明は、機能性セラミックスの製造方法、機能性セラミックス樹脂の製造方法、機能性セラミックス、機能性セラミックス樹脂、機能性セラミックス樹脂をフィルターとして用いる浄水装置に関する。

近年、機能性セラミックスに関する研究開発が進められており、例えば、浄水装置のフィルターに活性炭と機能性セラミックス樹脂とを併用することで、原水中に含まれる残留塩素、かび臭、錆および微細な固形物等の不純物を効果的に取り除くと共に、水質を整える機能を得ることができる。
これは、活性炭が有している、細菌や濁り等の不純物を吸着・除去する機能と、セラミックス樹脂が有している、水のイオンを増大させることにより水を活性化させ、水質を整える機能（以下、「整水機能」という）を利用したものである。
活性炭とセラミックスを構成要素として含むフィルターとしては、例えば、円筒状や平板状の箱体内に、粒状に焼結したセラミックス粒子を充填したものや、多孔質のセラミックスを円筒状や平板状に焼結したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−１４１２４６号公報

ところが、特許文献１に開示されたような、フィルターとして、多孔質のセラミックスを円筒状や平板状に焼結したものを用いる場合には、浄水装置の長期の使用に伴って不純物がセラミックスの表面や孔の内部に付着し、上記整水機能が次第に低下していくという問題がある。
また、フィルターとして、円筒状や平板状の箱体内に粒状に焼結したセラミックス粒子を充填したものを用いる場合であっても、セラミックス粒子の粒度が大きく、且つ箱体内への充填度が高い場合には、セラミックス粒子が箱体内でほとんど移動することが無く、不純物がセラミックス粒子の表面に付着し、上記整水機能が次第に低下していくという問題がある。

本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、長期間使用時においてもセラミックスが持つ整水機能の低下を抑制できる機能性セラミックス、機能性セラミックス樹脂、機能性セラミックスの製造方法、機能性セラミックス樹脂の製造方法及び浄水装置を提供することである。

以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、角閃安山岩の抽出成分からなる粒径１μｍ以下の粒状体と、ジルコニアの粒径１μｍ以下の粒状体と、マグネシアの粒径１μｍ以下の粒状体を、重量比２：１：２の割合で混合する工程と、混合して得られた粒状体に精製水を加えて加圧する工程と、加圧後乾燥させる工程とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の機能性セラミックスの製造方法において、粒径１μｍ以下に加工した角閃安山岩を硫酸に浸し、その後苛性ソーダに浸して中和し、得られた液体を攪拌した後沈殿させ、その上澄みを抽出して乾燥させることで前記角閃安山岩の抽出成分からなる粒径１μｍ以下の粒状体を得ることを特徴とする。

請求項１又は２に記載の発明によれば、上記製造工程を経て得られた機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂を、例えば濾過材として用いることにより、一般的な濾過作用だけでなく、これら機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂が持つ整水機能を利用して、水道水中のイオン濃度を人体に好ましい影響を与えるまで増大させ、水を活性化させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の機能性セラミックスの製造方法により製造された機能性セラミックスに合成樹脂を添加して混練りする工程と、これを粒径１ｍｍ〜３ｍｍの粒状に加工する工程とを備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、各機能性セラミックス樹脂は粒径が１ｍｍ〜３ｍｍ程度と、従来より使用されている機能性セラミックス樹脂の粒径よりも小さくなるので、水道水の通過に伴って空隙部内を縦横に移動することになり、これにより不純物の付着を防止でき、整水機能の低下を防止できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の機能性セラミックスの製造方法により製造したことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の機能性セラミックス樹脂の製造方法により製造したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の機能性セラミックス樹脂をフィルターの濾過材として用いることを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂を、濾過材として用いることにより、一般的な濾過作用だけでなく、これら機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂が持つ整水機能を利用して、水道水中のイオン濃度を人体に好ましい影響を与えるまで増大させ、水を活性化させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の浄水装置において、前記フィルターが軸方向に中空部を有する円筒形状であり、粒径１ｍｍ〜３ｍｍの前記機能性セラミックス樹脂を充填してなる機能性セラミックス層と活性炭層とを有することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の浄水装置において、前記機能性セラミックス樹脂が、水の通過時に前記フィルター内において移動可能な状態で充填されていることを特徴とする。

請求項７及び８に記載の発明によれば、各機能性セラミックス樹脂は粒径が１ｍｍ〜３ｍｍ程度と、従来より使用されている機能性セラミックス樹脂の粒径よりも小さくなっており、また、水の通過時にフィルター内において移動可能な状態で充填されているので、不純物の付着及び整水機能の低下を防止できる。

本発明によれば、長期間使用時においてもセラミックスが持つ整水機能の低下を抑制できる機能性セラミックス、機能性セラミックス樹脂、機能性セラミックスの製造方法、機能性セラミックス樹脂の製造方法及び浄水装置を得られる。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。
HYPERLINK "JP-A-H09-239356.files/000003.gif" 図１は、本発明の浄水装置１０を一部破断して表した斜視図である。
浄水装置１０は、ハウジング２０の内部に交換可能なカートリッジ型のフィルター３０を取り付ける構造となっている。

ハウジング２０は、例えばステンレス等の金属製の薄板を有底円筒形に形成したものであり、その下部の２箇所に設けた入水口２１と出水口２２が各々水道管（図示略）に取り付けられており、また、その上部には空気抜き用のノズル２３が設けられている。

フィルター３０は、軸方向（上下方向）に延びる中空部３１ａを有するポリエチレン樹脂製の円筒３１の周囲に濾過層４０を配置し、その上下に円形板（上部円形板５０、下部円形板５１）を取り付けた略円筒３１形に形成されている。

濾過層４０は、フィルター３０の外周面側に位置する第１濾過層４１（活性炭層）と内周面側に位置する第２濾過層４２（機能性セラミックス層）とによる２層構造となっている。
第１濾過層４１は主に銀イオン添着活性炭からなり、銀イオン添着活性炭は、細粒ヤシガラ活性炭に銀イオンを添着し、繊維状活性炭と混ぜ合わせて製造される。

第２濾過層４２は主に本発明に係る粒状の機能性セラミックス樹脂の集合体から構成されている。粒状の機能性セラミックス樹脂の製造方法の詳しい説明については後述するが、角閃安山岩の抽出成分とジルコニアとマグネシアを所定の割合で混合したものに精製水を加えて加圧・乾燥させ、これに合成樹脂を添加して混練りして粒径１ｍｍ〜３ｍｍの粒状に加工することで製造される。

下部円形板５１は、その中心に開口５１ａを備えており、この開口５１ａを円筒３１の中空部３１ａの下端に一致させた状態で円筒３１の下部に取り付けられている。また、円筒３１の外周面から若干の空隙を設けた位置には銀イオン添着活性炭からなる第１濾過層４１が形成されており、第１濾過層４１の外周面には不織布６０が取り付けられている。

円筒３１の外周面と第１濾過層４１の内周面と円形板とにより囲まれる空隙部には、粒状の機能性セラミックス樹脂が充填されている。
粒状の機能性セラミックス樹脂の充填率は１５％程度とすることが好ましい。この範囲内とすることで、水道水が第２濾過層４２を通過する際に、各機能性セラミックス樹脂が空隙部内で縦横に移動することができ、水道水中の不純物がセラミックス粒子の表面に付着することによる整水機能の低下を防止できる。

そして、円筒３１の上部に上部円形板５０を取り付けることにより、粒状の機能性セラミックス樹脂が空隙部内に封止された第２濾過層４２が形成される。
また、下部円形板５１の開口５１ａにはＬ字型のパイプの一端が接続され、その他端がハウジング２０の出水口２２に接続されている。

次に、以上のように構成された浄水装置１０の動作について説明する。
水道管及びハウジング２０下部の入水口２１を通過してハウジング２０内に導入された水道水は、フィルター３０の不織布６０を径方向に通り抜ける際に、比較的大きなゴミ等の不純物がまず一次浄化される。これにより第１濾過層４１及び第２濾過層４２の目詰まりが少なくなり、これら濾過層４０を長寿命化できる。

不織布６０を通って一次浄化された水道水は、銀イオン添着活性炭層からなる第１濾過層４１を径方向に通過する間に主として塩素、カビ、赤錆などの微細粒子が吸着除去（二次浄化）される。
二次浄化された水道水は、粒状の機能性セラミックス樹脂の集合体からなる第２濾過層４２を通過する。この際に、機能性セラミックス樹脂を構成する角閃安山岩の抽出成分（カルシウム、マグネシウム等の鉱物質）が水道水中に溶出してミネラル水が生成されると共に、機能性セラミックス樹脂が一種の触媒として機能することにより、水道水中のイオン活動が活発化し、イオン濃度が人体に好ましい影響を与えるまで増大するので、水道水が活性化される（整水機能）。

また、各機能性セラミックス樹脂は粒径が１ｍｍ〜３ｍｍ程度と、従来より使用されている機能性セラミックス樹脂の粒径よりも小さく、更に、各機能性セラミックス樹脂の充填率が１５％程度であることから、各機能性セラミックス樹脂は水道水の通過に伴って空隙部内を縦横に移動することになり、これにより不純物の付着を防止でき、整水機能の低下を防止できる。
第２濾過層４２を通過した水道水は、中空部３１ａ内を下方に移動し、Ｌ字型パイプ及び出水口２２通って、蛇口から供給される。

次に、本発明の機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂の製造方法について説明する。
先ず、角閃安山岩を粒径１μｍ以下に加工する。角閃安山岩とは、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム等を含む火成岩の一種であり、角閃安山岩を用いることで、水道水中の有害物質を分解・吸着できるとともに、含有しているカルシウム、マグネシウム等の鉱物質を水中に溶出させることでミネラル水を生成できる。

次に、粒径１μｍ以下に加工した角閃安山岩１０ｋｇを１０リットルの硫酸に浸すことで稀釈化し、これを攪拌して約３０日間程度安置する。
３０日経過後、これを苛性ソーダに浸して中和し、得られた液体を攪拌した後沈殿させ、その上澄みを抽出し、これをスプレードライヤーで乾燥させることで、角閃安山岩の抽出成分（上述したカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム等）からなる粒径１μｍ以下の粒状体を製造する。

そして、製造した角閃安山岩の抽出成分からなる粒径１μｍ以下の粒状体と、ジルコニアの粒径１μｍ以下の粒状体と、マグネシアの粒径１μｍ以下の粒状体を、重量比２：１：２の割合で混合し、混合して得られた粒状体に精製水を加え、循環式圧力器で３５Ｐａの圧力で１２時間加圧し、その後これを乾燥させることで機能性セラミックスを得られる。
このようにして得られた機能性セラミックスに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の合成樹脂を添加してよく練り上げた後、これを粒径１ｍｍ〜３ｍｍの粒状に加工することで、粒状の機能性セラミックスス樹脂を得られる。

以上のような工程を経て得られた機能性セラミックス及び機能性セラミックス樹脂を濾過材として用いることにより、一般的な濾過作用だけでなく、整水機能を利用して、水道水中のイオン濃度を人体に好ましい影響を与えるまで増大させ、水を活性化させることができる。これは、透過水の肌触りが良い等により利用者が容易に直接確認することができるものである。

浄水装置を一部破断して表した斜視図である。

符号の説明

１０ 浄水装置
２０ ハウジング
２１ 入水口
２２ 出水口
３０ フィルター
３１ａ 中空部
３１ 円筒
４０ 濾過層
４１ 第１濾過層
４２ 第２濾過層
５０ 上部円形板
５１ 下部円形板
５１ａ 開口
６０ 不織布

Claims (8)

1. 角閃安山岩の抽出成分からなる粒径１μｍ以下の粒状体と、ジルコニアの粒径１μｍ以下の粒状体と、マグネシアの粒径１μｍ以下の粒状体を、重量比２：１：２の割合で混合する工程と、混合して得られた粒状体に精製水を加えて加圧する工程と、加圧後乾燥させる工程とを備えることを特徴とする機能性セラミックスの製造方法。
2. 粒径１μｍ以下に加工した角閃安山岩を硫酸に浸し、その後苛性ソーダに浸して中和し、得られた液体を攪拌した後沈殿させ、その上澄みを抽出して乾燥させることで前記角閃安山岩の抽出成分からなる粒径１μｍ以下の粒状体を得ることを特徴とする機能性セラミックスの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の機能性セラミックスの製造方法により製造された機能性セラミックスに合成樹脂を添加して混練りする工程と、これを粒径１ｍｍ〜３ｍｍの粒状に加工する工程とを備えることを特徴とする機能性セラミックス樹脂の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載の機能性セラミックスの製造方法により製造したことを特徴とする機能性セラミックス。
5. 請求項３に記載の機能性セラミックス樹脂の製造方法により製造したことを特徴とする機能性セラミックス樹脂。
6. 請求項５に記載の機能性セラミックス樹脂をフィルターの濾過材として用いることを特徴とする浄水装置。
7. 前記フィルターが軸方向に中空部を有する円筒形状であり、粒径１ｍｍ〜３ｍｍの前記機能性セラミックス樹脂を充填してなる機能性セラミックス層と活性炭層とを有することを特徴とする請求項６に記載の浄水装置。
8. 前記機能性セラミックス樹脂が、水の通過時に前記フィルター内において移動可能な状態で充填されていることを特徴とする請求項７に記載の浄水装置。

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