(57)【要約】【課題】レジオネラ属菌の繁殖が懸念される空調用冷却水、循環式や貯湯式の給湯水、公園や広場，中庭等に設けられる噴水や滝等の修景用水、雨水や下水処理水等を高度処理した再生水等の雑用水、温泉浴槽水、プール水、家庭用や特養施設，公衆浴場等の保温循環式の浴槽水等の被処理水に電磁波の高いエネルギーを吸収させて活性化させ、その結果、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の除去や付着防止ができる水質改善材を提供する。【解決手段】本発明は、２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を備えていることを特徴とする水質改善材。
【請求項２】
Ｌｉ，Ｋ，Ｎａのいずれか１種以上の金属酸化物が化合した複酸化物を含有していることを特徴とする請求項１に記載の水質改善材。
【請求項３】
抗菌性金属を担持した抗菌材を備えていること、又は、前記電磁波放射体が抗菌性金属を担持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質改善材。
【請求項４】
容器に、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の水質改善材が収容されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
抗菌性金属が担持された前記電磁波放射体又は前記抗菌材が収容された下流側に、前記複酸化物が収容されていることを特徴とする請求項４に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を活性化し、用水配管の錆，スケール，スライム等の除去並びに発生の抑制や飲料水等を改質する水質改善材及びそれを用いた水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道水や温泉水等の被処理水を活性化させて、用水配管や貯水槽等の錆，スケール（鉱物質の硬い付着物），スライム（ぬるぬるした付着物）等の除去や発生を抑制する技術として、セラミック粒子を容器に入れ、該容器に水道水等の被処理水を導入し、該容器内でセラミック粒子を流動させて相互摩擦させる方法が用いられている。このような技術としては、例えば（特許文献１）に記載されたものが知られている。（特許文献１）には、セラミック粒子として、Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ｃｒ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｇＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｕ２Ｏ，ＴａＣ，ＺｒＣ，ＳｉＣ，ＢＣ等のうちの１種或いは２種以上の成分を含む粒径０．５〜５ｍｍの粒状体を用いることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−５００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）には、ＺｒＯ２からなる粒径１ｍｍのセラミック粒子を容器に対して１０ｖｏｌ％入れ、該容器にパイプラインを連設し、ポンプを使って３０Ｌの水を５Ｌ／分の流速で容器とパイプラインとの間に循環させると、６０日間経過後も容器及びパイプラインに藻類が発生しなかったという実施例が記載されている。しかしながら、ＺｒＯ２からなるセラミック粒子は水の活性化効果が小さいので、５Ｌ／分程度の流速でないと効果を発揮させることができず、短時間に大量の水を処理したいという要求を満たすことができなかった。また、水の活性化効果が小さいため、藻類の発生は防止できても、配管に付着した錆やスケールを除去するのが困難であった。
なお、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の発生を抑制する技術は、空調用冷却水，保温循環式浴槽の浴槽水等で繁殖するレジオネラ菌に対しても有効な技術である。通常、塩素系消毒剤を使って殺菌が行われるが、錆，スケール，スライム等に潜り込んだ菌には殺菌効果が及ばない。そこで、予め清掃を行って、それらを除去しておく必要がある。なお、塩素系消毒剤を用いた場合は、溶解した塩素イオン濃度によっては、髪，皮膚，粘膜への刺激や障害が認められ、さらに発ガン性の高いトリハロメタンが形成される等の問題があった。また、温水中では残留塩素濃度が不安定になるので、塩素系消毒剤の投入量を増やしても期待した殺菌効果が得られないことがあった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、被処理水に電磁波の高いエネルギーを吸収させて活性化させ、その結果、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の除去や付着防止ができる水質改善材を提供することを目的とする。
また、本発明は、被処理水を活性化させて、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の除去や付着防止ができる水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の水質改善材及びそれを用いた水処理装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の水質改善材は、２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を含有しているので、水は２５〜１００μｍの波長領域のエネルギーの吸収係数が高いため、水分子のクラスターが小さくなり、水を短時間で活性化させることができる。水を活性化させることにより、飲料水であれば旨みを増すことができる。また、牛，豚，鶏等の家畜に与えることにより、抗生物質の投与量の削減や消臭効果が発現する。また、空調用冷却水や温泉浴槽水，上水道等であれば、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等を除去や付着防止ができ、排水であれば、排水管や排水溝に付着した脂質や有機質等の汚れを除去することができる。
（２）電磁波放射体の作用によって、レジオネラ菌等の菌体が潜り込むことのできる用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライムが除去されるので、抗菌性を高めることができる。
（３）温泉や銭湯等の浴槽水の改質に用いた場合、水分子のクラスターが小さくなるため、湯水の浸透性が高くなり泡立ちや泡切れが良くなり、肌の汚れ落ちも良くなる。また浴槽や浴室、濾過装置等に汚れが付着し難くなり、浴場をたわし等で激しく擦らなくても汚れが簡単に落ちるため、浴場の掃除が楽になり、さらに濾過装置の交換頻度を減らすことができる。
【０００６】
ここで、２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の電磁波放射体としては、鉱物、合成物のいずれも用いることができる。
鉱物としては、砂岩等が熱により変成したホルンフェルスを用いることができる。鉱物を粉砕した後、この粉砕粉を成形し焼成したものを用いることもできる。
電磁波放射体の形状としては、粒状，角柱状，円柱状，球状，板状，円錐状，瓢箪状等、種々の形状の中から選択することができる。
【０００７】
電磁波放射体の放射率は、電磁波放射体の粉末を直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍのディスク状に加圧成形した表面が平滑な試料について、フーリエ変換赤外分光法（正反射法）により室温における反射率スペクトルを測定し算出できる。
まず、試料の反射率スペクトルを測定する。なお、反射率スペクトルは金の反射率にて補正する。試料面に入射してきた光は、反射、透過するほか、内部で吸収される。放射率（ε）、反射率（ｒ）、透過率（ｔ）とおくと、（式１）が成り立つ。
ε＝１−ｒ−ｔ                                                 …（式１）
ｔ＝０として、（式１）から試料の放射率スペクトルを求めることができる。
【０００８】
次に、（式２）に示すプランクの式より求めた、ある温度での黒体の放射エネルギー分布から、各波長におけるエネルギー強度をＥｂλ、各波長での試料の放射率をελとすると、試料の放射エネルギー強度Ｅｓλは、（式３）のように表される。
Ｅλ→（λ＋δλ）（Ｔ，λ）＝Ｃ１λ−５／｛ｅｘｐ（Ｃ２／λＴ）−１｝ｄλ  …（式２）
Ｃ１＝２πｃ２×ｈ
Ｃ２＝ｈｃ／ｋ
なお、Ｔ：温度（Ｋ）、λ：波長、ｃ：光速、ｈ：プランク定数、ｋ：ボルツマン定数
Ｅｓλ＝ελ・Ｅｂλ                                         …（式３）
ある波長領域における黒体及び試料の全エネルギーは、その波長範囲におけるＥｓλ、Ｅｂλの積分値で求められ、全放射率（垂直放射率）εはその比で表される。波長２５〜１００μｍにおける各温度での試料の全放射率εは、（式４）にて求めることができる。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
なお、電磁波放射体の２５〜１００μｍの波長領域における放射率が８０％より低くなるにつれ、電磁波放射体セラミックスの放射エネルギーが小さくなり水の活性化効果が弱まる傾向がみられ、７０％未満になるとこの傾向が著しくなるため好ましくない。
【００１１】
電磁波放射体は、組成がＳｉＯ２：６０〜８５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２０ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ３：１〜８ｗｔ％であるものが好適に用いられる。この組成とすることにより、２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を安定に生産することができ、再現性に優れるからである。
なお、ＳｉＯ２の含有率が６０ｗｔ％より少なくなるか、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＦｅ２Ｏ３の含有率が減少しＳｉＯ２の含有率が８５ｗｔ％より高くなると、２５〜１００μｍの波長領域における放射率が低くなる傾向が現れるため、いずれも好ましくない。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水質改善材であって、Ｌｉ，Ｋ，Ｎａのいずれか１種以上の金属酸化物が化合した複酸化物を含有した構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）活性酸素等の遊離基は、それに接触した人体等の生体に毒性を及ぼすが、複酸化物が還元剤として働き、活性酸素等の遊離基に電子を与えて反応性を低下させることができるため、水に含まれる遊離基による毒性を低下させることができる。
【００１３】
ここで、複酸化物を用いるのは、Ｌｉ，Ｋ，Ｎａの通常の金属酸化物は水に対する溶解速度が大きいため、水中の金属イオン濃度が一時的に高くなるとともに金属酸化物が早期に消失してしまうので、これらを防止するためである。
Ｌｉ，Ｋ，Ｎａのいずれか１種以上の金属酸化物が化合した複酸化物としては、スピネル型，ラムズデライト型，ペロブスカイト型等の種々の複酸化物を用いることができる。例えば、Ｍ１４Ｍ５Ｏ１２（Ｍ１はＬｉ，Ｋ，Ｎａ、ＭはＴｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｔａ等の金属元素）、Ｍ１ＭＯ３、Ｍ１２ＭＯ３、Ｍ１２Ｍ３Ｏ７等を挙げることができる。なかでも、Ｌｉの酸化物が化合した複酸化物が好適に用いられる。還元力が大きいからである。
複酸化物からなる粉体，粒体，塊状体，板状体等、複酸化物を含有する粉体，粒体，塊状体，板状体等を用いることができる。
【００１４】
被処理水が飲料水でない場合には、複酸化物に加えて、若しくは複酸化物に代えて、二価鉄溶出材を含有させることができる。溶出した二価鉄が還元剤として働き、活性酸素等の遊離基に電子を与えて反応性を低下させることができるからである。
二価鉄溶出材としては、純鉄、銑鉄鋳物、鋼を製造する過程において発生する転炉スラグや溶銑予備処理スラグ等の鉄鋼スラグ、石炭溶融灰等が用いられる。
【００１５】
電磁波放射体１００重量部に対する複酸化物若しくは二価鉄溶出材の配合量としては、３〜２０重量部が好適に用いられる。電磁波放射体１００重量部に対する複酸化物若しくは二価鉄溶出材の配合量が３重量部より少なくなるにつれ、還元力が乏しくなる傾向がみられ、２０重量より多くなるにつれ、水中のＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ若しくはＦｅのイオン濃度が高くなる傾向がみられるからである。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の水質改善材であって、抗菌性金属を担持した抗菌材を備えていること、又は、前記電磁波放射体が抗菌性金属を担持している構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）大腸菌等の菌体が抗菌性金属と接触することにより、ＯＨラジカル等の活性酸素が生じ、菌体の生理機能を低下させて抗菌性が発現すると考えられている。抗菌性金属を担持した抗菌材を備え、又は、電磁波放射体が抗菌性金属を担持することにより、循環式の銭湯や温泉施設においては、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系消毒剤を使わなくても抗菌作用が得られるとともに、臭気の原因となる有機物を分解することができる。これにより、塩素イオンによる髪，皮膚，粘膜への刺激や障害、トリハロメタンの生成を防ぐことができ、さらにミネラルを豊富に含んだ酸化還元電位の低い大地から湧き出したばかりのような湯水を得ることができる。
【００１７】
ここで、抗菌材としては、ガラス系，合成樹脂系，セラミック系，シリカゲル系，ゼオライト系，リン酸カルシウム系，金属系等の基材が、銀，銅，亜鉛等の抗菌性金属を担持したものが用いられる。基材の形状としては、角柱状，円柱状，球状，粒状，板状，円錐状，瓢箪状等、種々の形状の中から選択することができる。
抗菌材は、抗菌性金属の金属塩の溶液を、ディップコーティング法，塗布法，スプレー熱分解法等によって基材にコートした後、焼成して製造することができる。溶液の濃度や、基材にコートして焼成する回数を変えることにより、抗菌材が担持する抗菌性金属の濃度を変えることができる。また、無電解ニッケル等のメッキ液中に抗菌性金属の粒子を懸濁させ、基材を浸漬してメッキを行なうことにより、基材のメッキ表面に抗菌性金属を担持させることもできる。
また、抗菌材は、基材となる粘土等の可塑性原料に、抗菌性金属の金属塩の溶液を混練して成形体を調製し、これを焼成して製造することができる。溶液の濃度や、可塑性原料に混練する溶液の量を変えることにより、抗菌材が担持する抗菌性金属の濃度を変えることができる。
抗菌性金属の金属塩としては、硫酸塩，硝酸塩，炭酸塩，酢酸塩，アンモニウム塩，塩化物や臭化物等のハロゲン化物，ステアリン酸塩等、種々の化合物を用いることができる。また、無水塩，含水塩のいずれも用いることができる。
また、抗菌材は、基材となる合成樹脂原料に、抗菌性金属の粉末を混練した後、成形することによっても製造することができる。
【００１８】
また、電磁波放射体に抗菌性金属を担持させることもできる。この場合は、抗菌性金属の金属塩の溶液を、ディップコーティング法，塗布法，スプレー熱分解法等によって電磁波放射体にコートした後、焼成して製造することができる。溶液の濃度や、基材にコートして焼成する回数を変えることにより、電磁波放射体が担持する抗菌性金属の濃度を変えることができる。
【００１９】
抗菌材に酸化チタン，酸化カルシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛を担持させたり、抗菌材の基材として酸化チタン，酸化カルシウム，酸化マグネシウム，酸化亜鉛を用いたりすることもできる。これにより、抗菌性金属による抗菌作用に加え、酸化チタンの触媒作用や酸化亜鉛等の水和反応に伴い、ＯＨラジカル等の活性酸素や過酸化水素が生じるため、抗菌性をさらに高めることができる。
酸化チタン等を担持させる手段としては、チタン等のアルコキシドからチタニアゾル液等を調製し、これをディップコーティング法，塗布法，スプレー熱分解法等によって基材や電磁波放射体にコートした後、焼成して製造することができる。また、超微粒子の酸化チタン等の懸濁液をディップコーティング法，塗布法，スプレー法等によって基材や電磁波放射体にコートした後、焼成して製造することもできる。
【００２０】
抗菌性金属（Ａ）の担持量に対する酸化チタン（Ｂ）の担持量の比率（Ｂ／Ａ）（重量比）としては、Ｂ／Ａ＝０．４〜２好ましくは１〜１．５が好適に用いられる。抗菌性金属に対する酸化チタンの担持量の比率（Ｂ／Ａ）が１より小さくなるにつれ、銀の担持量に対する抗菌効果の向上率が乏しくなる傾向がみられ、１．５より高くなるにつれ抗菌作用が低下する傾向がみられる。特に、Ｂ／Ａが０．４より小さくなるか２より大きくなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の水処理装置は、容器に、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の水質改善材が収容された構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体が収容されたことにより、水は２５〜１００μｍの波長領域のエネルギーの吸収係数が高いため、水を短時間で活性化させることができる。水を活性化させることにより、飲料水であれば旨みを増すことができる。また、牛，豚，鶏等の家畜に与えることにより、抗生物質の投与量の削減や消臭効果が発現する。また、空調用冷却水や温泉浴槽水，上水道等であれば、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等を除去することができ、排水であれば、排水管や排水溝に付着した脂質や有機質等の汚れを除去することができる。
（２）電磁波放射体の作用によって、菌が潜り込むことのできる用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライムが除去されるので、抗菌性を向上させることができる。
（３）温泉や銭湯等の浴槽水の改質に用いた場合、水分子のクラスターが小さくなるため、湯水の浸透性が高くなり肌に付着した汚れ落ちが良くなり、また浴槽や浴室、濾過装置等に汚れが付着し難くなり、浴場をたわし等で激しく擦らなくても汚れが簡単に落ちるため、浴場の掃除が楽になり、さらに濾過装置の交換頻度を減らすことができる。
【００２２】
水処理装置としては、（１）粒状等に形成された電磁波放射体を含有する水質改善材を容器に入れ、該容器に水道水等の処理水を導入し、該容器内で水質改善材を流動させて相互摩擦させる装置、（２）粒状等に形成された電磁波放射体を含有する水質改善材を容器に収容し、収容された水質改善材間に被処理水を通過させる装置等を用いることができる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の水処理装置であって、抗菌性金属が担持された前記電磁波放射体又は前記抗菌材が収容された下流側に、前記複酸化物が収容された構成を有している。
この構成により、請求項４で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）大腸菌等の菌体が、抗菌性金属が担持された電磁波放射体又は抗菌材と接触すると、ＯＨラジカル等の活性酸素が生じ抗菌性が発現される。抗菌性に対しては活性酸素量が多いほど有利だが、余剰の活性酸素は生体に毒性を及ぼす。抗菌材等の下流側に収容された複酸化物が還元剤として働き、抗菌材等と菌体とが接触して生じた余剰の活性酸素の遊離基に電子を与えて活性酸素の反応性を低下させるので、処理後の水（処理水）の酸素毒性を低下させ、処理水と接触する人体等への酸素毒性を低下させることができる。
【００２４】
ここで、水処理装置は、上流側から、抗菌性金属が担持された電磁波放射体又は抗菌材、複酸化物となるように、各々をメッシュ等で区画して、一つの容器に収容することができる。また、別々の容器に、抗菌性金属が担持された電磁波放射体又は抗菌材、複酸化物を収容し、配管で接続することもできる。
また、水処理装置は、活性炭，竹炭，中空糸フィルタ等の濾過材を、複酸化物や二価鉄溶出材の下流側に収容することができる。これにより、水中の不純物等を除去することができる。また、トルマリン，コーラルサンド，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の水質調整材を、複酸化物や二価鉄溶出材の下流側に収容することができる。これにより、水処理装置によって得られる水の塩素やミネラル等の濃度を調整することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明の水質改善材及びそれを用いた水処理装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を含有しており、水は２５〜１００μｍの波長領域のエネルギーの吸収係数が高いため、水を短時間で活性化させることができる。水を活性化させることにより、飲料水であれば旨みを増すことができ、牛，豚，鶏等の家畜に与えることにより、抗生物質の投与量の削減や消臭効果が発現し、空調用冷却水や温泉浴槽水，上水道等であれば、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等を除去することができ、排水であれば、排水管や排水溝に付着した脂質や有機質等の汚れを除去することができる水質改善材を提供できる。
（２）電磁波放射体の作用によって、菌が潜り込むことのできる用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライムが除去されるので、抗菌性に優れた水質改善材を提供できる。
（３）温泉や銭湯等の浴槽水の改質に用いた場合、水分子のクラスターが小さくなるため、湯水の浸透性が高くなり肌に付着した汚れ落ちが良くなり、また浴槽や浴室、濾過装置等に汚れが付着し難くなり、浴場をたわし等で激しく擦らなくても汚れが簡単に落ちるため、浴場の掃除が楽になり、さらに濾過装置の交換頻度を減らすことができメンテナンスに係る作業を軽減できる水質改善材を提供できる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）活性酸素等の遊離基は生体に毒性を及ぼすが、複酸化物が還元剤として働き、活性酸素等の遊離基に電子を与えて反応性を低下させることができるため、水に含まれる遊離基による酸素毒性を低下させることのできる水質改善材を提供できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）循環式の銭湯や温泉施設においては、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系消毒剤を使わなくても抗菌作用が得られるとともに、臭気の原因となる有機物を分解することができ、塩素イオンによる髪，皮膚，粘膜への刺激や障害、トリハロメタンの生成を防ぐことができるとともに、大地から湧き出したばかりのようなミネラルを豊富に含んだ酸化還元電位の低い湯水を得ることができる水質改善材を提供できる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、
（１）２５〜１００μｍの波長領域で放射率が７０％以上の電磁波放射体を含有しているので、水を短時間で活性化させることができる。水を活性化させることにより、飲料水であれば旨みを増すことができ、牛，豚，鶏等の家畜に与えることにより、抗生物質の投与量の削減や消臭効果が発現し、空調用冷却水や温泉浴槽水，上水道等であれば、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等を除去することができ、排水であれば、排水管や排水溝に付着した脂質や有機質等の汚れを除去することができる水処理装置を提供できる。
（２）電磁波放射体の作用によって、菌が潜り込むことのできる用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライムが除去されるので、抗菌性に優れた水処理装置を提供できる。
（３）温泉や銭湯等の浴槽水の改質に用いた場合、水分子のクラスターが小さくなるため、湯水の浸透性が高くなり肌に付着した汚れ落ちが良くなり、また浴槽や浴室、濾過装置等に汚れが付着し難くなり、浴場をたわし等で激しく擦らなくても汚れが簡単に落ちるため、浴場の掃除が楽になり、さらに濾過装置の交換頻度を減らすことができメンテナンスに係る作業を軽減できる水処理装置を提供できる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、
（１）抗菌材等の下流側に収容された複酸化物が還元剤として働くため、余剰の活性酸素の遊離基に電子を与えて反応性を低下させるので、処理後の水の酸素毒性を低下させることができる水処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例の電磁波放射体の調製）
ホルンフェルスから産出された鉱物を、粒径３μｍ以下に粉砕して電磁波放射体の粉末を調製した。化学分析の結果、電磁波放射体の組成は（表１）に示すとおりであった（単位はｗｔ％）。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
電磁波放射体の放射率は、電磁波放射体の粉末を直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの表面が平滑なディスク状に加圧成形した試料について、フーリエ変換赤外分光法（正反射法）により、室温における試料の反射率スペクトルを測定し算出した。なお、フーリエ変換赤外分光の測定装置はＩＦＳ−６６ｖ／Ｓ（Ｂｒｕｋｅｒ製）を用い、光源：ＳｉＣ、検知器：ＦＩＲ−ＤＴＧＳ、ビームスプリッター：Ｔ２２２−Ｂｒｏａｄ  Ｂａｎｄ  Ｆａｒ−Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ、分解能：４ｃｍ−１、積算回数：１０２４回の条件にて測定した。
図１は試料の反射率スペクトルであり、図２は（式１）により求めた試料の放射率スペクトルであり、図３は（式３）により求めた２５℃における理想黒体と試料の放射エネルギー分布であり、図４は（式３）により求めた４５℃における理想黒体と試料の放射エネルギー分布である。
得られた放射率スペクトルと（式４）により、波長領域２５〜１００μｍにおける２５℃，４５℃での全エネルギー及び全放射率を求めた。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
この結果、波長領域２５〜１００μｍにおける試料の２５℃での全エネルギーは６７．８Ｗ／ｍ２、全放射率は９２．９％であり、４５℃での全エネルギーは７６．３Ｗ／ｍ２、全放射率は９２．７％であることがわかった。
【００３５】
このような特性を有する電磁波放射体の粉末に、界面活性剤や結合剤としてのポリビニールアルコール等を含む水２５〜３０重量％を添加し、転動造粒法により直径約５〜８ｍｍの球状に成形した後、１１００℃で焼成して球状の焼結体（電磁波放射体）を得た。
【００３６】
（抗菌材Ａの調製）
蛙目粘土７．６ｋｇ、ベントナイト２．１ｋｇを混合し、この混合物に３００ｇの硝酸銀溶液１Ｌを加えて均一に混練し、直径５〜８ｍｍの粒状成形体を製造した。次いで、粒状成形体を９５０℃で焼成することにより、粒状の抗菌材Ａを得た。
電界放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）により抗菌材を分析したところ、平均の直径が２０ｎｍの粒子状の金属銀が多数点在しており、多孔質状の基材に金属銀が担持されていることが確認された。
【００３７】
（抗菌材Ｂの調製）
上述の電磁波放射体に、銀，亜鉛及び酸化チタンを担持させたものを抗菌材Ｂとした。以下、抗菌材Ｂについて説明する。
１２５ｍＬのチタンイソプロポキシドを２０ｍＬのイソプロピルアルコールに加えた後、７５０ｍＬの蒸留水に撹拌しながら滴下し、硝酸銀５ｇと硝酸亜鉛６水和物１２ｇ、７０％の硝酸６ｍＬを添加した。この溶液を８０℃で８時間加熱して透明なゲル液を調製した。実施例１で説明した電磁波放射体にゲル液をディップコーティング法によりコートし、乾燥させた後、４００℃で焼成した。これを４回繰り返した後５５０℃で焼成して、銀及び亜鉛を保持した約１μｍの酸化チタン膜を電磁波放射体の表面に形成することにより、抗菌材Ｂを得た。
【００３８】
（比較例の電磁波放射体の調製）
酸化ケイ素（平均粒径１．１μｍ）４５重量％、酸化アルミニウム（平均粒径１．８μｍ）３３重量％、酸化マンガン（平均粒径０．６μｍ）１１重量％、酸化亜鉛（平均粒径０．８μｍ）１１重量％を混合し、耐火坩堝に充填し７００℃で焼成した。耐火坩堝から取り出した粉体を粉砕した後、転動造粒法により直径約５〜８ｍｍの球状に成形した後、１１００℃で焼成して球状の焼結体を得た。これを比較例１の電磁波放射体とした。
比較例１における電磁波放射体の放射率を、実施例１と同様の方法で測定したところ、１〜３μｍに放射率の高い波長領域があることがわかった。
なお、水に対する、波長１〜３μｍの電磁波の吸収係数αは１０−７〜１０−５ｃｍ−１であり、波長２５〜１００μｍの電磁波の吸収係数αは１０−３ｃｍ−１である。従って、実施例１の電磁波放射体が放射する波長２５〜１００μｍの電磁波の水に対する吸収係数は、比較例１の電磁波放射体が放射する波長１〜３μｍの電磁波の水に対する吸収係数に比べて、２〜４桁高い。
【００３９】
（温泉施設におけるスケール除去試験）
円筒中空状の容器を６本用意し、各容器に所定量の電磁波放射体や抗菌材等を収容することにより、実施例１〜３、比較例１〜３の水処理装置を作成した。水処理装置は、容器に導入した被処理水を、容器に収容した電磁波放射体や抗菌材等の間を通過させて、被処理水の水質改善を図るものである。
実施例１〜３、比較例１〜３の水処理装置は、以下のとおりである。
【００４０】
（実施例１）
容器に、実施例の電磁波放射体を３６００ｇ収容することにより、実施例１の水処理装置を得た。
（実施例２）
容器に、上流側から順に各々区画して、抗菌材Ａを３００ｇ、複酸化物としてのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の粉末を３００ｇ、実施例の電磁波放射体を３６００ｇ収容することにより、実施例２の水処理装置を得た。
（実施例３）
容器に、上流側から順に各々区画して、抗菌材Ｂ（抗菌性金属等を担持した電磁波放射体）を３７００ｇ、二価鉄溶出材としての電解鉄粉を３５０ｇ収容することにより、実施例３の水処理装置を得た。
【００４１】
（比較例１）
容器に、比較例の電磁波放射体を３６００ｇ収容することにより、比較例１の水処理装置を得た。
（比較例２）
容器に、抗菌材Ａを３００ｇ収容することにより、比較例２の水処理装置を得た。
（比較例３）
容器に、上流側から順に各々区画して、抗菌材Ａを３００ｇ、比較例の電磁波吸収体を３６００ｇ収容することにより、比較例３の水処理装置を得た。
【００４２】
この水処理装置を用いて、温泉施設におけるスケール除去試験を行った。協力していただいた温泉施設の用水配管には、温泉水に含まれる石灰や石膏等が固結したスケールが付着し、また温泉水に含まれる石灰や石膏等により、浴室のタイルが汚れ易く掃除に相当な時間を要していた。
初めに、比較例１の水処理装置を温泉施設の用水配管に接続し、温泉水を水処理装置に１８０Ｌ／時の流量で通過させた。この状態で１ヶ月、温泉施設を操業させた。
その結果、温泉施設の担当者から、「浴室のタイルの汚れは若干取れ易くなって掃除が少しは楽になったような気がするが、用水配管のスケールはほとんど除去できなかった。」との評価を得た。
次に、比較例１の水処理装置を取外し、その位置に実施例１の水処理装置を接続した。温泉水を水処理装置に１８０Ｌ／時の流量で通過させ、この状態で１ヶ月、温泉施設を操業させた。
その結果、温泉施設の担当者から、「浴室のタイルの汚れが取れ易くなり掃除が楽になった。用水配管のスケールもかなり除去された。」との評価を得た。実施例１の水処理装置を通過した温泉水の酸化還元電位をＰＯＴ−２００Ｍ（柴田科学）を用いて測定したところ、約１００ｍＶであった（水処理装置を通過する前の温泉水の酸化還元電位は約２００ｍＶ）。
実施例２、実施例３の水処理装置を用いた場合も、スケール除去効果については、実施例１の水処理装置と同様の効果が得られた。但し、処理水の酸化還元電位を測定したところ、実施例２、実施例３の水処理装置を通過した温泉水はいずれも約０ｍＶであり、実施例１の水処理装置よりも酸化還元電位を低減できることがわかった。
なお、実施例２の水処理装置から複酸化物を取り除いた水処理装置を作成し、該水処理装置を通過した温泉水の酸化還元電位を測定したところ、実施例２の水処理装置を通過した温泉水の酸化還元電位よりも上昇した。実施例３の水処理装置についても、同様の結果であった。
以上のことから、本実施例の水質改善材を用いることにより、被処理水の酸化還元電位を低下させることができるとともに、用水配管のスケールの除去もできることが明らかになった。特に、実施例２や実施例３の水処理装置のように、複酸化物や二価鉄溶出材を収容することで、処理水の酸化還元電位を低減できることが明らかになった。
【００４３】
（レジオネラ菌の殺菌効果確認試験）
野外分離株レジオネラ属菌（Legionella pneumophila 血清型３）を試験菌として、ＢＣＹＥ寒天培地（ＢＢＬ）にて前培養（３５℃、７日間）した。前培養した試験菌をマクファーランド＃０．５（約１．５×１０６／ｍＬ）になるように希釈し、さらに１０倍に希釈し、試験菌原液とした（約１．５×１０７／ｍＬ）。
０．４５μｍフィルタにて濾過滅菌した精製水２３００ｍＬに、該試験原液を０．１ｍＬ添加し試験水を作成した。作成した試験水１００ｍＬ中の菌数を測定した。
試験水を１Ｌ分注し、４００ｍＬ／分の通水速度で実施例１〜３、比較例１〜３の水処理装置に通過させた後（試験１）、試験水１００ｍＬ中の菌数を測定した。
さらに、試験１の試験水の残余分を、同じ水処理装置に４００ｍＬ／分の通水速度で通過させた後（試験２）、試験水１００ｍＬ中の菌数を測定した。
さらに、試験２の試験水の残余分を、同じ水処理装置に４００ｍＬ／分の通水速度で通過させた後（試験３）、試験水１００ｍＬ中の菌数を測定した。
【００４４】
（比較例４）
比較のため、次亜塩素酸ナトリウム（塩素系消毒剤）を試験水に添加した場合の菌数も測定した。この場合の試験方法は以下のとおりであった。
試験水を１Ｌ分注し、次亜塩素酸ナトリウムを試験水に残留塩素濃度０．２μｇ／ｍＬとなるように添加し５分間経過後（試験１）、１００ｍＬを分取し塩素中和剤（２５％チオ硫酸ナトリウム溶液）１ｍＬを添加した後、菌数を測定した。
さらに、試験１の試験水の残余分を５分間放置（試験１の放置時間を合計すると１０分間放置）した後（試験２）、１００ｍＬを分取し塩素中和剤（２５％チオ硫酸ナトリウム溶液）１ｍＬを添加した後、菌数を測定した。
さらに、試験２の試験水の残余分を５分間放置（試験２までの放置時間を合計すると１５分間放置）した後（試験３）、１００ｍＬを分取し塩素中和剤（２５％チオ硫酸ナトリウム溶液）１ｍＬを添加した後、菌数を測定した。
なお、試験水への次亜塩素酸ナトリウムの添加量は、別途用意した無菌精製水を用いて検討し、残留塩素濃度の測定は簡易残留塩素濃度測定器（柴田科学）を用いた。
また、以上の試験水中の菌数の測定は、吸引マニホールドを用いて０．４５μｍメンブランフィルタ上に捕集するフィルタ法及び直接ＢＣＹＥ寒天培地に塗布する方法を併用し、３５℃で７日間培養後の特徴的なコロニー数を計数した。
表３は、実施例１〜３、比較例１〜４の試験１〜３におけるレジオネラ属菌数の測定結果を示したものである。なお、作成した試験水中の菌数は３２０００ＣＦＵ／１００ｍＬであった。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
この結果から、実施例１の水処理装置は、レジオネラ属菌に対し、比較例１の水処理装置より優れた抗菌作用を有していることが明らかになった。しかし、実施例１の水処理装置では、試験３においても１００００ＣＦＵ／１００ｍＬ以上の菌数のため、満足できるものではなかった。
実施例の電磁波放射体と抗菌材Ａとを組み合わせた実施例２の水処理装置により、塩素系消毒剤（比較例４）と同等の抗菌作用が発現されることが明らかになった。実施例２の水処理装置では、試験水を３回循環させた試験３において、レジオネラ属菌が検出されなかった。同様に、実施例３の水処理装置でも、試験水を３回循環させた試験３において、レジオネラ属菌が検出されなかった。
【００４７】
以上の実施例によれば、塩素系消毒剤を使わなくても抗菌作用を高めることができ、塩素イオンによる髪，皮膚，粘膜への刺激や障害、トリハロメタンの生成を防ぐことができる水質改善材及び水処理装置を提供できることが明らかとなった。
これにより、本発明の水質改善材及び水処理装置は、レジオネラ属菌の繁殖が懸念される空調用冷却水、循環式や貯湯式の給湯水、公園や広場，中庭等に設けられる噴水や滝等の修景用水、雨水や下水処理水等を高度処理した再生水等の雑用水、温泉浴槽水、プール水、家庭用や特養施設，公衆浴場等の保温循環式の浴槽水等の水質改善に好適なことが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、水を活性化（水分子のクラスターを小さくし、酸化還元電位やｐHを調整）し、用水配管の錆，スケール，スライム等の発生を抑制する水質改善材及びそれを用いた水処理装置に関し、被処理水に電磁波の高いエネルギーを吸収させて活性化させ、その結果、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の除去や発生防止ができる水質改善材を提供することができ、また、被処理水を活性化させて、用水配管や貯水槽等の錆，スケール，スライム等の除去や発生防止ができる水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】試料の反射率スペクトル
【図２】（式１）により求めた試料の放射率スペクトル
【図３】（式３）により求めた２５℃における理想黒体と試料の放射エネルギー分布
【図４】（式３）により求めた４５℃における理想黒体と試料の放射エネルギー分布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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