(57)【要約】  バガスの炭化物粒子、及び樹脂を含む固形光吸収材；透光性の上面を含む、流体を収容する筐体、及び前記筐体内に設けられた前記固形光吸収材を含む、流体加熱装置；並びにそれを用いた水の蒸留方法及び滅菌方法。樹脂は、好ましくは脂環式構造含有重合体樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン又はこれらの混合物である。固形光吸収材は、好ましくはシート状の形状を有する。蒸留方法及び滅菌方法は、水及び水以外の物質を含む混合物と、固形光吸収材とが接触した状態で、前記固形光吸収材に光を照射する工程を含む。
2017142037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バガスの炭化物粒子、及び樹脂を含む固形光吸収材。
【請求項２】
前記樹脂が、脂環式構造含有重合体樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリプロピレン又はこれらの混合物である、請求項１に記載の固形光吸収材。
【請求項３】
前記樹脂が、脂環式構造含有重合体樹脂である、請求項２に記載の固形光吸収材。
【請求項４】
シート状の形状を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固形光吸収材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材の製造方法であって、
バガスの炭化物粒子及び樹脂を、前記樹脂が溶融した状態で混合し、冷却する工程を含む製造方法。
【請求項６】
透光性の上面を含む、流体を収容する筐体、及び前記筐体内に設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材を含む、流体加熱装置。
【請求項７】
透光性の上面を含む、水及び水以外の物質を含む混合物を収容する筐体、及び
前記筐体内に設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材
を含む、水蒸留装置。
【請求項８】
加熱された前記混合物の成分を冷却する冷却器をさらに含む、請求項７に記載の水蒸留装置。
【請求項９】
水及び水以外の物質を含む混合物と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材とが接触した状態で、前記固形光吸収材に光を照射する工程を含む、水の蒸留方法。
【請求項１０】
水及び水以外の物質を含む混合物の滅菌装置であって、
透光性の上面を含む、前記混合物を収容する筐体、及び
前記筐体内に設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材
を含む、滅菌装置。
【請求項１１】
水及び水以外の物質を含む混合物の滅菌方法であって、前記混合物と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形光吸収材とを接触した状態で、前記固形光吸収材に光を照射する工程を含む、滅菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形の光吸収材、光吸収材の製造方法、流体加熱装置、水蒸留装置、水の蒸留方法、滅菌装置及び滅菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光などのエネルギーを有効に利用するための手段の一つとして、光吸収材を用いることが知られている。ここでいう光吸収材とは、光を受容し、そのエネルギーを、熱エネルギーとしてその周囲の物体に伝達する媒体としての機能を有する部材である。そのようにして得られた熱は、種々の用途に用いうる。その具体例としては、海水などの、水及び水以外の物質を含む混合物を加熱して蒸留し、飲料水として適する程度に浄化された水を得るといった用途が挙げられる。【０００３】
光吸収材は、光の受容及び熱エネルギーの伝達を効率的に行いうる特性を有することが好ましい。光吸収材としては、例えば、特許文献１に記載されるものが知られている。特許文献１に記載される種々の材料のうち、バガスの炭化物粒子は、光を吸収し熱エネルギーとする性能に特に優れた材料である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開公報第２０１０／１０１２３９号（対応外国公報：欧州特許出願公開第2404973号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光吸収材は、上に述べた特性に加えて、取り扱いが容易であること、安価であることなどの特性が求められる。さらに、飲料水などの飲食品に直接接する態様で用いられる場合、光吸収材は、有害な物質を放出しないなどの衛生的な特性も求められる。【０００６】
したがって本発明の目的は、光の受容及び熱エネルギーの伝達を効率的に行うことができ、且つ、取り扱いが容易であり、安価であり、有害な物質を放出しないなどの衛生的な特性にも優れる光吸収材、及びそのような光吸収材の製造方法を提供することにある。【０００７】
本発明のさらなる目的は、光を効率的に利用することができ、且つ取扱いが容易であり、安価であり、飲料水等の水の蒸留及び滅菌を含む流体の加熱に用いうる装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、光を効率的に利用することができ、飲料水等の水の蒸留及び滅菌を容易に安価に実行することができる、水の蒸留方法及び滅菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上述した課題を解決するべく検討した結果、光吸収材の主な材料としてバガスの炭化物粒子を採用し、さらにそれを特定の形態の光吸収材とすることにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば以下の〔１〕〜〔１１〕が提供される。【０００９】
〔１〕  バガスの炭化物粒子、及び樹脂を含む固形光吸収材。
〔２〕  前記樹脂が、脂環式構造含有重合体樹脂、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリプロピレン又はこれらの混合物である、〔１〕に記載の固形光吸収材。
〔３〕  前記樹脂が、脂環式構造含有重合体樹脂である、〔２〕に記載の固形光吸収材。
〔４〕  シート状の形状を有する、〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材。
〔５〕  〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材の製造方法であって、
バガスの炭化物粒子及び樹脂を、前記樹脂が溶融した状態で混合し、冷却する工程を含む製造方法。
〔６〕  透光性の上面を含む、流体を収容する筐体、及び前記筐体内に設けられた、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材を含む、流体加熱装置。
〔７〕  透光性の上面を含む、水及び水以外の物質を含む混合物を収容する筐体、及び
前記筐体内に設けられた、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材
を含む、水蒸留装置。
〔８〕  加熱された前記混合物の成分を冷却する冷却器をさらに含む、〔７〕に記載の水蒸留装置。
〔９〕  水及び水以外の物質を含む混合物と、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材とが接触した状態で、前記固形光吸収材に光を照射する工程を含む、水の蒸留方法。
〔１０〕  水及び水以外の物質を含む混合物の滅菌装置であって、透光性の上面を含む、前記混合物を収容する筐体、及び前記筐体内に設けられた、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材を含む、滅菌装置。
〔１１〕  水及び水以外の物質を含む混合物の滅菌方法であって、前記混合物と、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の固形光吸収材とを接触した状態で、前記固形光吸収材に光を照射する工程を含む、滅菌方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固形光吸収材は、光の受容及び熱エネルギーの伝達を効率的に行うことができ、且つ、取り扱いが容易であり、安価であり、有害な物質を放出しないなどの衛生的な特性にも優れる。また、本発明の固形光吸収材の製造方法によれば、そのような本発明の固形光吸収材を、容易に安価に製造することができる。【００１１】
また、本発明の流体加熱装置、水蒸留装置及び滅菌装置は、本発明の固形光吸収材を含むので、光を効率的に利用することができ、且つ取扱いが容易であり、安価であり、飲料水等の水の蒸留及び滅菌を含む流体の加熱に用いうる装置としうる。さらに、本発明の水の蒸留方法及び滅菌方法によれば、光を効率的に利用することができ、飲料水等の水の蒸留を容易に安価に実行することができる。本発明では、バガス炭微粒子を樹脂に練り込んで使用するために加熱した水をバガス炭を分離することなく、清浄な水を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の水蒸留装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示す水蒸留装置１０のトレー１１０を概略的に示す上面図である。
【図３】図３は、本発明の水蒸留装置の別の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図４】図４は、本発明の滅菌装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図５】図５は、図４に示す滅菌装置４０のトレー４１０を概略的に示す上面図である。
【図６】図６は、外装容器を有する本発明の流体加熱装置の、筐体及び外装容器の関係の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図７】図７は、外装容器を有する本発明の流体加熱装置の、筐体及び外装容器の関係の一例を概略的に示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。本願において「（メタ）アクリル樹脂」とは「アクリル樹脂」、「メタクリル樹脂」及びこれらの混合物のことを意味する。
【００１４】
〔１．固形光吸収材〕
本発明の固形光吸収材は、バガスの炭化物粒子、及び樹脂を含む。
【００１５】
〔１．１．バガスの炭化物粒子〕
本願において、バガス（bagasse）とは、サトウキビ（sugarcane、種名Saccharum  officinarum）の植物体のうちの、水分以外の成分の全部又は一部をいう。バガスは、通常、セルロースを主成分として、ペントザン、リグニン等の、植物の繊維を構成する材料を含みうる。
【００１６】
バガスは、通常、製糖工場等の工業施設においてサトウキビを圧搾して砂糖汁を絞る工程において、絞り粕として得られる。具体的には、砂糖汁の搾汁に適した段階に成長したサトウキビの茎を、ローラーにて圧搾することにより、サトウキビより砂糖汁を抽出し、且つその残渣としてバガスを得ることができる。圧搾に際しては、必要に応じて、圧搾と同時にサトウキビに熱水及び／又は蒸気を適用してもよい。
【００１７】
得られたバガスを材料として、その炭化物を製造する方法の例としては、所定温度で加熱する方法が挙げられる。
加熱に先立ち、予備的な乾燥を行ってもよい。予備的な乾燥は、材料を５０℃以上、好ましくは８０〜１２０℃の範囲内の温度で処理することにより行いうる。乾燥は、空気中で行うことが出来るが、窒素雰囲気等の非酸化性の雰囲気中で行うことも可能である。
【００１８】
バガスを炭化するための加熱は、特に限定されないが、例えば常温から所定の加熱温度に昇温し、その後当該加熱温度を維持することにより行いうる。昇温の速度は、例えば５〜５０℃／分の範囲内としうる。昇温速度を５℃／分以上とすることにより、経済的に有利な加熱を行うことができる。また昇温速度を５０℃／分以下とすることにより、加熱の温度分布を均一にすることができる。
加熱温度は、通常２００℃以上、好ましくは３００〜１０００℃、更に好ましくは４００〜９００℃としうる。当該加熱温度での加熱時間は、通常１時間以上、好ましくは２〜５時間としうる。加熱時間を１時間以上とすることにより均一な加熱を達成することができる。加熱を前記上限以下とすることにより、劣化の少ない炭化物を経済的に製造することができる。加熱は、窒素やアルゴン雰囲気等の非酸化性の雰囲気中で行うことが、バガスの変質を抑えうるため好ましい。或いは、木炭や竹炭の製造のような、炭化釜又は炭化炉での加熱を行うことも可能である。かかる炭化釜又は炭化炉による製造を行うと、当初釜の内部に存在していた空気が、加熱が進んでくると発生するガスで追い出され自然に非酸化性の雰囲気になる。あるいは、土中に埋めてその一部に着火させて、その熱で全体を炭化させるという旧来の方法も可能である。
【００１９】
工業的な加熱装置としては、任意のものを用いうる。例えばマッフル炉等の炉を用いうる。加熱の熱源は電気加熱装置等の一般的な加熱装置による熱であってもよく、炭化させるものとは別のバガスを燃焼させて得た熱であってもよい。或いは、木炭や竹炭の製造装置のように、土を固めた炉や金属炉などでも可能である。
【００２０】
加熱時間経過後、材料を冷却することにより、バガスの炭化物が得られる。冷却は、自然冷却により行うことができ、好ましくは窒素雰囲気等の非酸化性の雰囲気を維持したまま行うことができる。
【００２１】
バガスの加熱により得られた炭化物を、必要に応じて粉砕、分級等の処理に供し、バガスの炭化物粒子としうる。
バガスの炭化物粒子の粒子径は、特に限定されないが、好ましくは１００メッシュ又はそれより細かい篩、より好ましくは１５０メッシュ又はそれより細かい篩を通った粒子を使用する。粒径が当該範囲内であることにより、且つ強度等の物性に優れた固形光吸収材を容易に形成することができる。
【００２２】
バガスの炭化物粒子は、微多孔性の粒子であることが好ましい。具体的には、大きい比表面積を有することが、光吸収の効果を高める上で好ましい。具体的には、ＢＥＴ法により測定した比表面積は、好ましく５０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ２／ｇ以上である。比表面積の上限は特に限定されないが、例えば７００ｍ２／ｇ以下としうる。目視あるいは、顕微鏡的に観察される孔は数μｍ〜１００μｍの間に分布しうる。こういう比較的大きな孔を通じて太陽光がバガス炭の内部で到達し、結果的に太陽光の吸収率が高くなりうる。
【００２３】
バガスの炭化物粒子の色は、太陽光の吸収の効率を高める観点から、黒色に近い色であることが好ましい。具体的には、ＣＩＥ−Ｌａｂ表色系のＬ＊値が、好ましくは４０以下、より好ましくは３５以下としうる。Ｌ＊値の下限は、理想的には０であるが、通常は１以上としうる。
【００２４】
バガスの炭化物粒子は、媒体への分散性の点から、嵩比重が０．５ｇ／ｍｌ以下、好ましくは０．０５〜０．３ｇ／ｍｌ程度であることが好ましい。嵩比重は、ＪＩＳＫ７３６５−１９９９（規定漏斗から注ぐことが出来る材料の見掛け密度の求め方：ＩＳＯ６０：１９７７）により測定した値である。
【００２５】
上に述べた好ましい粒径、比表面積、色及び嵩比重を有するバガスの炭化物粒子は、例えば、上記方法により得られたバガスの炭化物の粉砕、分級の条件を適宜調整し、炭化物粒子を適宜選別することにより得られる。
【００２６】
〔１．２．樹脂〕
本発明の固形光吸収材を構成する樹脂としては、ある程度以上の耐熱性があるものが好ましい。例えば、固形光吸収材を水の蒸留に用いる場合、樹脂の融点又はガラス転移温度が好ましくは１００℃以上、より好ましくは１１０℃以上、さらにより好ましくは１３０℃以上のものを採用しうる。そのような耐熱性を有する樹脂を採用することにより、水の蒸留等への使用に際しての劣化が抑制された固形光吸収材を得ることができる。一方固形光吸収材を滅菌に用いる場合、樹脂のガラス転移温度はより低いものであっても使用可能であり、例えば８０℃以上、好ましくは９０℃以上、さらに好ましくは１００℃以上としうる。融点又はガラス転移温度の上限は、特に限定されないが、例えば３００℃以下としうる。
【００２７】
樹脂はまた、固形光吸収材の使用の環境において、加水分解等の化学変化を生じる傾向が小さいものが好ましい。具体的には、１００μｍのフィルムを作製したときの、当該フィルムの１００℃の水に１００時間浸漬させる前後の破断強度の変化率が１０％以下であるものが好ましく、５％以下であるものがより好ましい。上記物性を有する樹脂を用いることにより、本発明の固形光吸収材の水中での耐久性が高まり、水の蒸留等への長期間使用を可能にすることができる。
【００２８】
樹脂は、透明なものであってもよく、不透明なものであってもよいが、透明性が高いことが好ましい。透明性が高い樹脂とすることにより、バガスの炭化物粒子に、効率的に光を到達させることができる。具体的には、樹脂を１ｍｍ厚のフィルムとした際の波長４００〜２０００ｎｍの光の透過率が、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上であることが好ましい。透過率の上限は、理想的には１００％であるが、１００％未満の任意の値としうる。
【００２９】
樹脂の具体例としては、脂環式構造含有重合体樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン及びこれらの混合物が挙げられる。ポリエチレンテレフタレートとしては、耐熱性を得るために結晶化した状態のものを使用しうる。ガラス転移温度の高さ、透明性の高さ、及び化学変化を生じる傾向の小ささの観点から、脂環式構造含有重合体樹脂が特に好ましい。
【００３０】
〔１．２．１．脂環式構造含有重合体樹脂〕
脂環式構造含有重合体樹脂は、脂環式構造含有重合体を含む樹脂である。脂環式構造含有重合体とは、主鎖及び側鎖の一方又は両方に脂環式構造を有する重合体である。中でも、機械強度および耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有する重合体が好ましい。
【００３１】
脂環式構造としては、例えば、飽和脂環炭化水素（シクロアルカン）構造、不飽和脂環炭化水素（シクロアルケン）構造などが挙げられるが、機械強度および耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造が好ましい。
【００３２】
脂環式構造を構成する炭素原子数には、格別な制限はないが、通常４個以上、好ましくは５個以上であり、通常３０個以下、好ましくは２０個以下、より好ましくは１５個以下であるときに、機械強度、耐熱性、及び樹脂の成形性の特性が高度にバランスされ、好適である。
【００３３】
脂環式構造含有重合体における、脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、好ましくは５５重量％以上、さらに好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは９０重量％以上であり、通常１００重量％以下である。脂環式構造含有重合体中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合が前記範囲にあると、透明性および耐熱性の観点から好ましい。
【００３４】
脂環式構造含有重合体としては、例えば、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素系重合体、及び、これらの水素化物等を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系重合体は、透明性と成形性が良好なため、好適に用いることができる。
【００３５】
ノルボルネン系重合体としては、例えば、ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体若しくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との開環共重合体、又はそれらの水素化物；ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体若しくはノルボルネン構造を有する単量体と他の単量体との付加共重合体、又はそれらの水素化物；等を挙げることができる。これらの中でも、ノルボルネン構造を有する単量体の開環（共）重合体水素化物は、透明性、成形性、耐熱性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、特に好適に用いることができる。「（共）重合」とは、重合及び共重合のことを意味する。
【００３６】
ノルボルネン構造を有する単量体としては、例えば、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン（慣用名：ノルボルネン）、トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３，７−ジエン（慣用名：ジシクロペンタジエン）、７，８−ベンゾトリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３−エン（慣用名：メタノテトラヒドロフルオレン）、テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ−３−エン（慣用名：テトラシクロドデセン）、およびこれらの化合物の誘導体（例えば、環に置換基を有するもの）などを挙げることができる。ノルボルネン構造を有する単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
ここで、ノルボルネン構造を有する単量体が有する置換基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、極性基などを挙げることができる。また、これらの置換基の種類は、１種類でもよく、２種類以上でもよい。さらに、一つの単量体に置換する置換基の数も、１個でもよく、２個以上でもよい。極性基の種類としては、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を有する原子団などが挙げられる。ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、ハロゲン原子などが挙げられる。極性基の具体例としては、カルボキシル基、カルボニルオキシカルボニル基、エポキシ基、ヒドロキシル基、オキシ基、エステル基、シラノール基、シリル基、アミノ基、ニトリル基、スルホン基などが挙げられる。加水分解等の化学変化を起こす傾向が小さい固形光吸収材を得るためには、極性基の量が少ない方が好ましく、極性基を持たない方がより好ましい。
【００３８】
ノルボルネン構造を有する単量体と開環共重合可能な単量体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのモノ環状オレフィン類およびその誘導体；シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエンなどの環状共役ジエンおよびその誘導体；などが挙げられる。これらの開環共重合可能な単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体、および、ノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な単量体との開環共重合体は、例えば、単量体を公知の開環重合触媒の存在下に（共）重合することにより得ることができる。
【００３９】
ノルボルネン構造を有する単量体と付加共重合可能な単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィンおよびこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセンなどのシクロオレフィンおよびこれらの誘導体；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエンなどの非共役ジエンなどが挙げられる。これらの中でも、α−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。これらの付加共重合可能な単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体、および、ノルボルネン構造を有する単量体と共重合可能な単量体との付加共重合体は、例えば、単量体を公知の付加重合触媒の存在下に重合することにより得ることができる。
【００４０】
脂環式構造含有重合体として、例えばノルボルネン構造を有する単量体の開環重合体の水素化物、ノルボルネン構造を有する単量体とこれと開環共重合可能な単量体との開環共重合体の水素化物、ノルボルネン構造を有する単量体の付加重合体の水素化物、および、ノルボルネン構造を有する単量体とこれと付加共重合可能な単量体との付加共重合体の水素化物などの、水素化物を用いる場合、水素化方法は、特段の制限はなく、公知の方法に従って行ってよい。水素化方法の例としては、前記の重合体の溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を含ませ、水素を接触させる方法が挙げられる。通常、水素化率が大きいほど水素化物の流動性及び耐熱性が向上する傾向があるので、前記の水素化は、重合体の炭素−炭素不飽和結合のうち９０％以上を水素化するように行うことが好ましい。
【００４１】
上述したノルボルネン系重合体の中でも、繰り返し単位として、Ｘ：ビシクロ［３．３．０］オクタン−２，４−ジイル−エチレン構造と、Ｙ：トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカン−７，９−ジイル−エチレン構造とを有し、これらの繰り返し単位Ｘ及びＹの含有量が、ノルボルネン系重合体の繰り返し単位全体に対して９０重量％以上であり、かつ、Ｘの含有割合とＹの含有割合との比が、Ｘ：Ｙの重量比で１００：０〜４０：６０であるものが好ましい。このような重合体を用いることにより、長期的に寸法変化がなく、安定性に優れる固形光吸収材を得ることができる。
【００４２】
脂環式構造含有重合体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
脂環式構造含有重合体の分子量は、溶媒としてシクロヘキサン（但し、重合体樹脂がシクロヘキサンに溶解しない場合にはトルエンを用いてもよい）を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレンまたはポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）で、通常１０，０００以上、好ましくは１５，０００以上、より好ましくは２０，０００以上であり、通常１００，０００以下、好ましくは８０，０００以下、より好ましくは５０，０００以下である。重量平均分子量Ｍｗがこのような範囲にあるときに、樹脂の機械的強度および成型加工性が高度にバランスされ、好適である。
【００４４】
脂環式構造含有重合体樹脂は、必要に応じて、脂環式構造含有重合体以外にその他の追加の成分を含んでいてもよい。追加の成分の例を挙げると、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、塩素捕捉剤、難燃剤、結晶化核剤、強化剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、離型剤、顔料、有機又は無機の充填剤、中和剤、滑剤、分解剤、金属不活性化剤、汚染防止剤、および抗菌剤などの添加剤；脂環式構造を有さない重合体、などが挙げられる。ただし、追加の成分の量は本発明の効果を著しく損なわない範囲にすることが好ましく、具体的には、脂環式構造含有重合体１００重量部に対して、通常５０重量部以下、好ましくは３０重量部以下である。
【００４５】
脂環式構造含有重合体樹脂のガラス転移温度は、通常１３０℃以上、好ましくは１３５℃以上としうる。このように高いガラス転移温度の樹脂を採用することにより、耐熱性に優れた固形光吸収材を得ることができる。脂環式構造含有重合体樹脂のガラス転移温度の上限は、通常２００℃以下、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１７０℃以下である。ガラス転移温度をこのような温度範囲とすることにより、成型加工性に適した樹脂とすることができる。
【００４６】
脂環式構造含有重合体樹脂の例を商品名で挙げると、ゼオノア（日本ゼオン製）、アートン（ＪＳＲ株式会社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（Ｔｏｐａｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社製）等を挙げることができる。
【００４７】
〔１．３．固形光吸収材の材料について：その他の事項〕
本発明の固形光吸収材は、バガスの炭化物粒子及び樹脂に加えて、任意成分を含んでもよい。但し、バガスの炭化物粒子及び樹脂のみからなるものであっても、本発明の効果を良好に得ることができる。
固形光吸収材において、バガスの炭化物粒子の微多孔は、孔内に空気を包含していてもよく、孔が樹脂で充填されていてもよい。バガスの炭化物粒子の微多孔の構造が微細であると、固形光吸収材の一部に空気を包含した部分が残存しうるが、そのような態様であっても、良好な効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の固形光吸収材において、バガスの炭化物粒子及び樹脂の比は、本発明の効果が良好に得られる範囲に適宜定めることができる。具体的には、バガスの炭化物粒子及び樹脂の合計１００重量％中の、バガスの炭化物粒子の割合は、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは１重量％以上であり、一方好ましくは１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下である。バガスの炭化物粒子の割合を前記下限以上とすることにより、薄いシート状に成形された固形光吸収材においても良好な光吸収効果を得ることができる。一方、バガスの炭化物粒子の割合を前記上限以下とし、樹脂の割合を多くすることにより、バガスの炭化物粒子を有効に利用することができ、且つ、固形光吸収材の強度を向上させることができる。
【００４９】
〔１．４．固形光吸収材の形状、特性等〕
本発明の固形光吸収材の形状は、特に限定されず、使用に適した形状としうる。好ましい態様において、本発明の固形光吸収材は、シート状の形状を有する。シート状の形状とすることにより、少ない材料で、光を受容する面積の大きい固形光吸収材を構成することができる。シート状の形状の、より具体的な例としては、平坦な板状の形状、波状の形状、及び表面に凹凸を有する形状が挙げられる。シート状の形状のさらなる例としては、前記の形状のいずれかであって、且つその面内に孔を有するが挙げられる。当該孔の径は、好ましくは１ｍｍ以下としうる。
【００５０】
本発明の固形光吸収材の形状をシート状とする場合、その厚みは、良好な光吸収効果が得られる程度に適宜設定しうる。具体的には、厚みを薄くすることにより、少ない材料で光を受容する面積の大きい固形光吸収材を構成することができる一方、光を透過する程度にまで厚みが薄くなると光吸収効果が不十分となるため、光を透過しない範囲で薄い厚みに調整することが好ましい。より具体的には、シート状の固形光吸収材に波長４００〜２０００ｎｍの光が照射されるとき、当該光が、反対側の面に透過する透過率が特定の値以下となるよう、厚みを調整しうる。かかる透過率（平均値）は、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下、さらにより好ましくは１０％以下、特に好ましくは５％以下としうる。一方透過率の下限は、理想的には０％としうる。固形光吸収材が、孔を有する形状である場合も、孔を有しない形状である場合も、好ましい透過率の範囲は同様である。
【００５１】
具体的な態様において、シート状の固形光吸収材の厚みは、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上としうる。本発明の固形光吸収材は、バガスの炭化物粒子が高い光吸収能を有するため、このような薄いシート状の形状であっても、十分な効果を得うる。厚みの上限は、通常３ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下としうる。
【００５２】
〔２．固形光吸収材の製造方法〕
本発明の固形光吸収材は、任意の製造方法により製造しうる。好ましい態様として、本発明の固形光吸収材は、バガスの炭化物粒子及び樹脂を常温にてドライブレンドし、その後加熱混練する方法や、樹脂が溶融した状態でバガス炭粒子をサイドフィードで供給して混合し、冷却する工程を含む製造方法により製造しうる。以下において、この製造方法を、本発明の固形光吸収材の製造方法として説明する。
【００５３】
本発明の固形光吸収材の製造方法は、より具体的には、下記工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）を含みうる。
工程（ｉ）：バガスの炭化物粒子及び樹脂を、常温にてドライブレンドし、その後加熱混練し、溶融混合物とする工程。
工程（ｉｉ）：溶融混合物を所望の形状に成形する工程。
工程（ｉｉｉ）：溶融混合物を、冷却する工程。
【００５４】
工程（ｉ）は、例えば、バガスの炭化物粒子及び溶融した樹脂を混合し、バガスの炭化物粒子を高濃度に含むペレット状のマスターバッチを製造し、その後さらに、かかるマスターバッチと追加の樹脂とを溶融状態で混合することにより行いうる。このような手順の操作を行うことにより、バガスの炭化物粒子の濃度を調整し、所望の濃度の溶融混合物を得ることができる。あるいは所定量のバガスの炭化物粒子及び溶融した樹脂を直接混合し成型することによって、工程（ｉ）を効率的に行いうる。
【００５５】
工程（ｉｉ）の具体例としては、圧縮成形法、及び溶融押出法が挙げられる。溶融押出法は、より具体的にはＴダイによる溶融押出法により実施することができ、それにより、シート状の成形物を得ることができる。溶融押出法を採用すると、薄く大面積の成形物を、効率的に得ることができる。
【００５６】
工程（ｉｉｉ）は、例えば成形物を溶融押出法により得た場合、当該成形物を冷却ロールにキャストすることにより、連続的に行うことができる。また例えば、成形物を圧縮成形法により得た場合、成形のための装置を冷却することにより達成しうる。
【００５７】
工程（ｉｉｉ）により得られた冷却物は、そのまま、又は必要に応じて所望の形状に裁断することにより、製品たる本発明の固形光吸収材としうる。例えば、波形に賦形したりエンボス加工をしたり、部分的に穴を開けたりすることができる。
【００５８】
〔３．固形光吸収材の用途〕
本発明の固形光吸収材は、光を受容し、そのエネルギーを熱として利用する各種の用途に用いうる。具体的には、光を吸収して熱エネルギーとし、これを、固形光吸収材に接する任意の物質に伝達させる用途に用いうる。
ここでいう、利用対象の「光」とは、熱の輻射の媒体となりうる電磁波全般であり、紫外光、可視光、赤外光等の光を含みうる。特に好ましくは、波長２００ｎｍ以上の光を利用しうる。典型的な利用対象の光としては、太陽光が挙げられる。例えば通常分析につかわれるＵＶ−ＶＩＳ分光光度計などで、吸光度を評価できる。本発明において、固形光吸収剤の吸光率は、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらにより好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上である。吸光率の上限は、理想的には１００％であるが、１００％未満の任意の値としうる。
【００５９】
好ましい態様において、本発明の固形光吸収材は、以下に説明する本発明の流体加熱装置の構成要素として用いうる。
【００６０】
〔４．流体加熱装置〕
本発明の流体加熱装置は、透光性の上面を含む、流体を収容する筐体、及び筐体内に設けられた前記本発明の固形光吸収材を含む。
【００６１】
本発明の流体加熱装置による加熱の対象となる流体は、本発明の装置を操作する環境において流動性を有しうる任意の物体としうる。例えば、常温の環境において液体である任意の物質、並びに当該物質と、それに溶解又は懸濁した物質とを含む混合物としうる。
【００６２】
流体の好ましい例としては、水、又は、水を含む混合物が挙げられる。
流体が水である場合、本発明の流体加熱装置は、熱水又は水蒸気を供給する用途に用いることができる。その具体的な例としては、生活用、医療用等の熱水及び水蒸気の供給装置、及び発電装置等の動力を必要とする装置の動力源が挙げられる。
【００６３】
流体が水及び水以外の物質を含む混合物である場合、本発明の流体加熱装置は、例えば、水蒸留装置、又は滅菌装置として機能しうる。本発明の流体加熱装置を水蒸留装置として用いる場合において、水以外の物質は、水より沸点の低い任意の物質としうる。より具体的には、流体の好ましい例としては、海水、及び浄化されておらず不純物を含んだ水が挙げられる。
【００６４】
〔５．水蒸留装置及び蒸留方法〕
本発明の流体加熱装置の具体例である、本発明の水蒸留装置の一例を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の水蒸留装置の一例を概略的に示す縦断面図であり、図２は、図１に示す水蒸留装置１０のトレー１１０を概略的に示す上面図である。図２ではさらに、図１に示す上蓋１２０の一部の構成要素の位置を破線にて示している。
【００６５】
図１及び図２において、水蒸留装置１０は、筐体１００と、筐体内に載置されて設けられたシート状の形状を有する固形光吸収材１５０とを含む。水蒸留装置１０は、さらに、任意の要素として、筐体１００に連結された原水導入管１７０、濃縮水導出管１９０、水蒸気導出管１６０、及び水蒸気導出管１６０の導出口１６２の近傍に配置された容器１８０を含む。
【００６６】
筐体１００は、トレー１１０及びその上部に設けられた上蓋１２０からなる。トレー１１０は、底面部１１１及び側面部１１２を有し、上部に開口を有している。したがって、トレー１１０の上部に上蓋１２０を設け当該開口を塞ぐことにより、これらにより囲繞される内部空間が規定される。トレー１１０は、上蓋１２０に固定されていてもよく、上蓋１２０に単に非固定的に載置されていてもよい。トレー１１０を上蓋１２０に固定する場合、当該固定は、これらを接着又は融着させることにより達成しうる。または、クランプ、ネジ、嵌合構造等の適当な固定部材によりトレー１１０を上蓋１２０に着脱可能に固定してもよい。トレー１１０を上蓋１２０に着脱可能に固定又は載置する場合、トレー１１０及び／又は上蓋１２０の、これらが接触する部分には、気密性を向上させ、発生する水蒸気の漏出を防ぐためのガスケットを設けてもよい。あるいは、こうした部材を射出成形あるいはブロー成形によって一体成型することもできる。
【００６７】
トレー１１０はさらに、筐体１００の内部空間を区切る堰１１３を有する。図２に示す通り、堰１１３は、筐体１００の幅方向全体にわたって延長し、これにより、筐体の内部に、２つの空間Ｖ１及びＶ２が規定される。
【００６８】
トレー１１０はさらに、空間Ｖ１側の領域内に、濃縮水導出管１９０を連結しうる構造を有する開口部１１６を有する。開口部１１６の平面上の位置は、空間Ｖ１内の任意の位置としうるが、例えば図２の破線Ｂ１２３で示す通り、空間Ｖ１の、空間Ｖ２から遠い隅に位置させうる。
【００６９】
上蓋１２０は、その一部又は全部、好ましくは全部が透光性の材料により構成され、それにより、筐体１００の透光性の上面１２Ｕを構成する。
【００７０】
透光性の上面の透光性は、例えば、波長４００〜２０００ｎｍの光の透過率として、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上としうる。透過率の上限は、理想的には１００％であるが、１００％未満の任意の値としうる。このような透光性の材料の例としては、上に述べた、固形光吸収材を構成する樹脂の例と同じものを好ましく挙げることができ、より好ましくは、脂環式構造含有重合体樹脂を挙げることができる。
【００７１】
図１の例では、上蓋１２０の下側の面に接して、空間Ｖ２内において幅方向全体にわたって延長する堰１２１が設けられる。堰１２１は、図２では破線Ｂ１２１で示す場所に位置し、従って、筐体１００の空間Ｖ２において、筐体１００の幅方向全体にわたって延長する。図１の例において堰１２１は、トレー１１０の側面部１１２の切欠きと嵌合することにより、この位置に着脱可能に固定される。トレー１１０の側面部１１２の切欠きをさらに別の箇所に設けることにより、堰１２１の位置を必要に応じて他の位置に変更しうるよう、装置１０を構成することもできる。
【００７２】
上蓋１２０はさらに、空間Ｖ１側の領域内に、原水導入管を連結しうる構造を有する開口部１２３を有する。開口部１２３の平面上の位置は、空間Ｖ１内の任意の位置としうるが、例えば図２の破線Ｂ１２３で示す通り、空間Ｖ２の、空間Ｖ１から遠い隅に位置させうる。上蓋１２０及びトレー１１０はさらにそれぞれ、空間Ｖ２側の位置に、連結部１２９及び連結部１１９を有し、これらは協働して、水蒸気導出管１６０の上流端１６１と係合可能な構造を構成する。連結部の平面上の位置は、空間Ｖ２と水蒸気導出管１６０との連通を可能としうる任意の位置としうるが、例えば、図２において連結部１１９の位置により示す通り、空間Ｖ２の、空間Ｖ１から遠い隅に位置させうる。
【００７３】
図２に示す通り、固形光吸収材１５０は、筐体１００内の空間Ｖ１内の略全面にわたる寸法とされている。この寸法とすることにより、効率的な光吸収を達成することができる。また、この例では、筐体１００内の空間Ｖ１内に、固形光吸収材１５０を１枚のみ載置しているが、本発明の装置はこれに限られず、シート状の固形光吸収材を２枚以上重ねて又は並べて設けてもよい。但し、固形光吸収材の厚さ及び成分を適宜調整することにより、１枚のみであっても十分な光吸収の効果を得ることができる。また、固形光吸収材は、筐体１００内の空間に単に載置してもよく、必要に応じて任意の固定手段で着脱可能に固定してもよい。
【００７４】
原水導入管１７０は、その下流端１７１において、上蓋１２０の開口部１２３に連結され、空間Ｖ１と連通する。一方濃縮水導出管１９０は、その上流端１９１において、トレー１１０の開口部１１６に連結され、空間Ｖ１と連通する。濃縮水導出管１９０は、その中途の部分において、管内の流体の流通を制御するバルブ１９２を有する。
【００７５】
水蒸気導出管１６０は、その上流端１６１において、上蓋１２０の連結部１２９及びトレー１００の連結部１１９により構成される構造により、筐体１００に連結され、空間Ｖ２と連通する。一方、水蒸気導出管１６０の下流端１６２は、容器１８０の内部に位置するよう配置される。
【００７６】
本発明の水の蒸留方法は、水及び水以外の物質を含む混合物と、前記本発明の固形光吸収材とが接触した状態で、固形光吸収材に光を照射する工程を含む。以下においては、水蒸留装置１０を用いた水の蒸留方法の操作について具体的に説明する。
【００７７】
本願において、「水の蒸留」とは、水及び水以外の物質を含む混合物を処理し、水を気化させ、気化させた水を回収し、それにより処理物を得ることをいう。かかる処理物は、純水な水、又は原水より水の濃度が高い混合物となる。本願においては、かかる処理前の、水及び水以外の物質を含む混合物を「原水」ということがあり、処理後の、純水な水又は原水より水の濃度が高い混合物を「処理水」ということがある。
【００７８】
水の蒸留の操作においては、筐体１００を、トレー１１０の底面１１１水平となるよう載置し、バルブ１９２を閉じ、空間Ｖ１内に、原水を貯留させる。原水は、堰１１３頂部の水準、即ち図１中の破線Ｂ１で示す水準まで貯留させることが可能であるが、空間Ｖ１からＶ２への原水の漏出を低減する観点からは、それより低い水準まで貯留することが好ましい。図１に示す例では、実線Ｓ１で示される水準まで原水を貯留し、それにより、固形光吸収材１５０が原水の層内に浸漬されて、これにより、固形光吸収材１５０と原水との接触が達成される。原水の層の高さ（矢印Ａ１で示される高さ）は、突沸の際に堰１１３をはみ出さない程度としうる。具体的には、原水の層の高さは、堰１１３の高さより、０．５〜１ｃｍほど低い高さとなるよう調節される。
または、筐体１００は、トレー１１０の底面１１１が傾いた状態で載置することもできる。その場合、必要であれば上蓋１２０をトレー１１０に、気密的に固定し、水蒸気導出管１６０側の端部を高く、原水導入管１７０側の端部を低くすることにより、そのような載置を達成しうる。このような傾いた状態での載置を行うことにより、筐体１００の透光性の上面１２Ｕを傾いた状態としうる。それにより、太陽光の照射角度が垂直方向から遠い角度であっても、上面１２Ｕの向きを、太陽光の照射方向に正対する向きに近づけることができる。その結果、太陽光の照射角度が垂直方向から遠い角度である場合であっても、太陽光のエネルギーを吸収する効率を高めることができ、例えば緯度が高い地域においても本発明の方法の実施を効率的に行いうる。
【００７９】
この状態で、筐体１００の上面１２Ｕに、光を照射する。かかる照射は、通常は、筐体１００を、単に太陽光が照射する環境下に置き、上面１２Ｕに太陽光を当てることにより達成されうる。照射された光は、その少なくとも一部が上蓋１２０及び原水の層を透過し、固形光吸収材１５０に到達する。これにより、光のエネルギーが、固形光吸収材１５０において吸収されて熱エネルギーとなり、それがさらに、固形光吸収材１５０に接する原水に伝導する。その結果、原水を加熱することができる。原水の温度の上昇の程度は、操作条件により異なるが、強い太陽光を筐体上面に照射し、且つ原水の層の高さを上に述べた好ましい範囲とすることにより、原水が沸騰する程度まで原水を加熱することが可能である。
【００８０】
原水が加熱されることにより、原水中の水分が気化し、水蒸気が空間Ｖ１からＶ２へ流出する。その際、水蒸気に同伴し、液体状態の原水の一部も空間Ｖ２へ流出しうるが、流出した原水の多くは、堰１２１においてせき止められ、堰１２１から滴下して空間Ｖ２に貯留する。空間Ｖ２内に貯留した液体は、廃棄することもでき、必要に応じて空間Ｖ１に戻すこともできる。堰１２１の位置を可変とした場合、堰１２１の位置を、原水の流出をより有効にせき止められるよう調整することが可能となる。
【００８１】
空間Ｖ２へ流出した水蒸気は、さらに、連結部１１９及び連結部１２９により構成される開口部を通り、矢印Ａ２で示す方向に進み、水蒸気導出管１６０により筐体１００の外に導かれる。水蒸気をさらに適当な冷却器で冷却することにより、水蒸気を凝縮させ、処理水を得ることができる。この例では、水蒸気導出管１６０の導出口１６２を、容器１８０に貯留させた水１８２内に配置し、水蒸気を水１８２内に噴出させることにより、かかる冷却器を構成している。
【００８２】
筐体１００内部で原水中の水分が気化すると、貯留する原水の量は減少する。したがって、必要に応じて、原水導入管１７０から、矢印Ａ４の方向に原水を流通させて空間Ｖ１内に原水を供給することにより、大量の原水を順次処理することができる。原水の供給は、手動で又はサイフォン等の任意の自動的な装置により行いうる。
【００８３】
水蒸留装置１０により原水を大量に処理すると、空間Ｖ１に、原水中の水以外の成分が蓄積し、水以外の成分の濃度が上昇した原水（本願において「濃縮水」ということがある）が貯留しうる。この場合、必要に応じて、バルブ１９２を解放し、濃縮水導出管１９０から、濃縮水を一旦廃棄し、その後再び水の蒸留の操作を行うことができる。または、一旦上蓋１２０をトレー１１０から外し、トレー１１０内の底部に蓄積し乾固した水以外の成分を取り出して廃棄し、その後再び水の蒸留の操作を行うことができる。
【００８４】
水蒸留装置１０による水の蒸留の操作を長時間行うと、固形光吸収材１５０が、光、熱及び原水による作用により劣化しうる。具体的には、固形光吸収材１５０を構成する樹脂が劣化し、形状が変形して平面状に広がった状態での使用が困難になりうる。また含まれるバガス炭化物粒子の空隙の状態も変化しうる。そのような劣化が起こると、固形光吸収材１５０の吸熱の効果が低下しうる。この場合、劣化した固形光吸収材１５０を適宜廃棄し、別の新しい固形光吸収材１５０に交換することにより、水蒸留装置１０を継続して使用しうる。
【００８５】
固形光吸収材１５０が劣化すると、その材料の一部が、原水内に混入しうる。ここで例えば、固形光吸収材として、本発明の固形光吸収材に代えて炭化物粒子をガラスで固化した構成を有するものを用いると、破損したガラス片が原水内に混入し、それが水蒸気と同伴して容器１８０まで移動することがあり得、その場合処理水を飲料水又は生活用水として用いる場合に、衛生的な問題となり得る。それに対して、固形光吸収材１５０として本発明の固形光吸収材を用いた場合は、そのような衛生的な問題を回避することができる。
【００８６】
また、固形光吸収材を構成する樹脂として、所謂脱ガスが少ないものを採用することにより、処理水に混入する不純物を低減しうる。例えば、固形光吸収材を構成する樹脂として、市販のポリエチレンテレフタレート樹脂を用いた場合、それが１００℃以上の高温に加熱されることにより、樹脂中に含まれる未反応単量体等の成分が、僅かながら漏出しうる。一方、脂環式構造含有重合体樹脂は、加熱によるそのような成分の漏出が少ないため、固形光吸収材を構成する樹脂として脂環式構造含有重合体樹脂を採用した場合、より衛生的な品質の高い処理水を得ることができる。上記脱ガス量は、５００ｎｇ／ｇ以下であることが好ましく、２００ｎｇ／ｇ以下であることがより好ましく、１０ｎｇ／ｇ以下であることが特に好ましい。上記脱ガス量は、厚さ１ｍｍの樹脂板を作製し、これを８０℃にて６０分間加熱し、発生した単位重量あたりのガスの量（ｎｇ／ｇ）をＤＨＳ−ＧＣ−ＭＳにて測定することにより求めうる。
【００８７】
本発明の水蒸留装置の別の一例を、図３を参照して説明する。図３は、本発明の水蒸留装置の別の一例を概略的に示す縦断面図である。図３において、水蒸留装置２０は、筐体２００と、筐体内に載置されて設けられたシート状の形状を有する固形光吸収材１５０とを含む。水蒸留装置２０は、さらに、任意の要素として、筐体２００に連結された原水導入管２７０、濃縮水導出管２９０、水蒸気導出管２６０、筐体２００に係合して連結された容器２８０、並びに容器２８０の開口から装置外部に延長する排気管２６１を含む。
【００８８】
筐体２００は、トレー２１０及びその上部に載置された上蓋２２０からなる。トレー２１０及び上蓋２２０は、図１及び図２に示した筐体１００における連結部１１９及び１２９により構成される開口部に代えて、容器２８０と係合可能な形状を有する開口部２２２を有している点において、筐体１００とのトレー１１０及び上蓋１２０と異なっており、その他については同様の構成を有している。例えば、トレー２１０は図１に示したトレー１１０の堰１１３及び開口部１１６と同様の堰２１３及び開口部２１６を有し、上蓋２２０は図１に示した開口部１２３と同様の開口部２２３を有する。水蒸留装置２０はさらに、図１に示した堰１２１と同様の堰２２１を有している。
【００８９】
原水導入管２７０は、その下流端２７１において、上蓋２２０の開口部２２３に連結され、空間Ｖ１と連通する。一方濃縮水導出管２９０は、その上流端２９１において、トレー２１０の開口部２１６に連結され、空間Ｖ１と連通する。濃縮水導出管２９０は、その中途の部分において、管内の流体の流通を制御するバルブ２９２を有する。水蒸気導出管２６０は、開口部２２２から容器２８０の内部に延長し、容器内部に貯留する水２８２内に開口を有する。また、排気管２６１は、容器２８０内の圧力が上昇した際に、容器２８０内の気体を容器外へ導出するよう設けられる。容器２８０としては、市販の飲料水の容器を流用しうる。具体的には、開口部２２２の形状を、市販の飲料水の容器が通常有する口部に係合する形状とすることにより、使用者が所有する市販の飲料水の容器を、開口物２２２に係合させ、容器２８０として用いることができる。
【００９０】
水蒸留装置２０を用いた水の蒸留は、水蒸留装置１０を用いた水の蒸留と概ね同様に行うことができ、例えば以下の通り行いうる。まず、空間Ｖ１内に、原水を貯留させる。この状態で、筐体２００の上面に、太陽光等の光を照射する。照射された光は、その少なくとも一部が上蓋２２０及び原水の層を透過し、固形光吸収材１５０に到達する。これにより、光のエネルギーが、固形光吸収材１５０において吸収されて熱エネルギーとなり、それがさらに、固形光吸収材１５０に接する原水に伝導する。その結果、原水を加熱することができる。原水が加熱されることにより、原水中の水分が気化し、水蒸気が空間Ｖ１からＶ２へ流出する。空間Ｖ２へ流出した水蒸気は、さらに、開口部２２２を通り、矢印Ａ３で示す方向に進み、水蒸気導出管２６０により筐体２００の外に導かれ、さらには容器２８０に導かれる。水蒸気導出管２６０の導出口を、容器２８０に貯留させた水２８２内に配置し、水蒸気を水２８２内に噴出させることにより、水蒸気を冷却し、蒸留を達成することができる。水蒸気が容器２８０内に流入することにより容器２８０内の圧力が上昇した場合は、必要に応じて、排気管２６１から、容器２８０内の気体を容器外へ導出しうる。水蒸留装置２０による水の蒸留の操作を長時間行うことにより固形光吸収材１５０が劣化した場合、劣化した固形光吸収材１５０を適宜廃棄し、別の新しい固形光吸収材１５０に交換することにより、水蒸留装置２０を継続して使用しうる。
【００９１】
〔６．滅菌装置及び滅菌方法〕
本発明の流体加熱装置のさらなる具体例である、本発明の滅菌装置の一例を、図面を参照して説明する。図４は、本発明の滅菌装置の一例を概略的に示す縦断面図であり、図５は、図４に示す滅菌装置４０のトレー４１０を概略的に示す上面図である。
【００９２】
図４及び図５において、滅菌装置４０は、筐体４００と、筐体内に載置されて設けられたシート状の形状を有する固形光吸収材１５０とを含む。滅菌装置４０は、さらに、任意の要素として、筐体４００に連結された原水導入管４７０及び滅菌水導出管４６０を含む。
【００９３】
筐体４００は、トレー４１０及びその上部に載置された上蓋４２０からなる。上蓋４２０は、図１及び図２における上蓋１２０と同様に、トレー４１０上に固定されるか又は載置される。
【００９４】
トレー４１０は、底面部４１１及び側面部４１２を有し、上部に開口を有している。トレー４１０はさらに、筐体４００の内部に突出する複数の突起４１４を有する。図５に示す通り、突起４１４は、筐体４００の幅方向の略全体にわたって延長する細長い形状を有する。突起４１４の一方の端部は、トレー４１０の側面部４１２の内壁と連結しているが、他方の端部は、トレー４１０の側面部４１２の内壁とは連結せず、これにより、非連続部４１５が形成される。
【００９５】
トレー４１０はさらに、滅菌水導出管４６０を連結しうる構造を有する開口部４１６を有する。開口部４１６の平面上の位置は、筐体４００の内部の任意の位置としうるが、例えば図５の破線Ｂ４１６で示す通り、最下流の非連続部４１５から遠い隅に位置させうる。
【００９６】
上蓋４２０は、その一部又は全部、好ましくは全部が透光性の材料により構成され、それにより、筐体４００の透光性の上面を構成する。上蓋４２０の材料としては、図１及び図２における上蓋１２０と同様のものを好ましく挙げることができ、より好ましくは、脂環式構造含有重合体樹脂を挙げることができる。上蓋４２０の光学的性質も、上蓋１２０と同様としうる。
【００９７】
上蓋４２０はさらに、原水導入管を連結しうる構造を有する開口部４２３を有する。開口部４２３の平面上の位置は、筐体の空間内の任意の位置としうるが、例えば図５の破線Ｂ４２３で示す通り、最上流の非連続部４１５から遠い隅に位置させうる。
【００９８】
図５に示す通り、複数の固形光吸収材１５０は、筐体４００内の、突起４１４により区画される領域のそれぞれに適合した寸法とされ、複数の固形光吸収材１５０は、筐体４００内部の平面領域の略全面を占めるよう配置されている。このような配置とすることにより、効率的な光吸収を達成することができる。この例では、筐体４００内部の平面領域を３本の突起４１４により４つの領域に区画し、それぞれに対応して４枚の固形光吸収材１５０を載置しているが、本発明の装置はこれに限られず、これより多い枚数又は少ない枚数の、シート状の固形光吸収材を並べて設けてもよい。また、シート状の固形光吸収材は、２層以上を重ねて設けてもよいが、固形光吸収材の厚さ及び成分を適宜調整することにより、１層のみであっても十分な光吸収の効果を得ることができる。また、固形光吸収材は、筐体４００内の空間に単に載置してもよく、必要に応じて任意の固定手段で着脱可能に固定してもよい。
【００９９】
原水導入管４７０は、その下流端４７１において、上蓋４２０の開口部４２３に連結され、筐体４００の内部空間と連通する。一方滅菌水導出管４６０は、その上流端４６１において、トレー４１０の開口部４１６に連結され、筐体４００の内部空間と連通する。滅菌水導出管４６０は、その中途の部分において、管内の流体の流通を制御するバルブ４６２を有する。滅菌水導出管４６０の中途の部分またはその下流の部分には、滅菌水のろ過をするフィルター（不図示）を設けてもよい。
【０１００】
本発明の滅菌方法は、水及び水以外の物質を含む混合物（原水）の滅菌方法であって、原水と前記本発明の固形光吸収材とが接触した状態で、固形光吸収材に光を照射する工程を含む。以下においては、滅菌装置４０を用いた滅菌方法の操作について具体的に説明する。
【０１０１】
本願において、「滅菌」とは、原水を加熱し、それにより、原水中の微生物の一部又は全部を死滅又は不活化させることをいう。そのような原水の加熱処理により得られたものを、本願では滅菌水という。
【０１０２】
滅菌の操作においては、まず、筐体４００を載置し、バルブ４６２を閉じ、筐体４００内に、原水を貯留させる。筐体４００の載置の態様は、既に説明した筐体１００の載置の態様と同様に、水平又は傾いた状態での載置としうる。筐体４００内に、原水を貯留させることにより、固形光吸収材１５０が原水の層内に浸漬されて、これにより、固形光吸収材１５０と原水との接触が達成される。図４に示す例では、原水は、突起４１４の頂部の水準より低い、実線Ｓ２で示される水準まで原水を貯留している。
【０１０３】
続いて、原水の供給、及びバルブ４６２の調整等により、原水導入管４７０からの矢印Ａ６方向の原水の導入及び滅菌水導出管４６０からの矢印Ａ８方向の滅菌水の導出を行う。導出量及び導入量を、Ｓ２で示される水準が維持されるよう調整することにより、原水は、筐体４００内において、非連続部４１５を通る、矢印Ａ７で示される流路に沿って流れる。このような流れ方向を達成することにより、連続的な滅菌を効率的に達成することができる。但し、本発明の滅菌方法はこれに限られず、原水を連続的に流さずに貯留した状態で滅菌を行ってもよい。
【０１０４】
この状態で、筐体４００の上面に、光を照射する。かかる照射は、通常は、筐体４００を、単に太陽光が照射する環境下に置き、上面に太陽光を当てることにより達成されうる。照射された光は、その少なくとも一部が上蓋４２０及び原水の層を透過し、固形光吸収材１５０に到達する。これにより、光のエネルギーが、固形光吸収材１５０において吸収されて熱エネルギーとなり、それがさらに、固形光吸収材１５０に接する原水に伝導する。その結果、原水を加熱し、滅菌を達成することができる。加熱により達成される原水の温度は、光の照射の条件、及び筐体内を流通する原水の流通時間又は筐体内に貯留される原水の貯留時間を適宜調節することにより調整しうる。原水の温度は、所望の水準の滅菌が行える温度に適宜調整することができ、具体的には例えば８０℃以上としうる。
【０１０５】
固形光吸収材１５０として、本発明の固形光吸収材を用いることにより、水の蒸留方法の場合と同様に、本発明の固形光吸収材による効果を得ることができる。滅菌装置４０による滅菌の操作を長時間行い、固形光吸収材１５０が劣化した場合、水の蒸留方法の場合と同様に、劣化した固形光吸収材１５０を適宜廃棄し、別の新しい固形光吸収材１５０に交換することにより、滅菌装置４０を継続して使用しうる。
【０１０６】
滅菌水導出管４６０に流出した滅菌水は、必要に応じて、さらに、滅菌水のろ過をするフィルター（不図示）によりろ過しうる。かかるろ過を行うことにより、活性の微生物が少なく且つ不純物が少ない処理水を得ることができ、処理水として飲料水を得る場合に特に好適である。
【０１０７】
〔７．その他の構成〕
水蒸留装置、滅菌装置、及びその他の、本発明の流体加熱装置において、流体を収容する筐体の材質は特に限定されないが、流体を効率的に加熱する観点から、断熱性の高い材料であることが好ましい。また、断熱性をさらに向上させる観点から、筐体のさらに外側に、断熱性の外装容器を設けてもよい。そのような外装容器を設けると、筐体内の温度をより容易に高い温度とすることができるため、水蒸留装置による水の蒸留のように、高い筐体内温度を得ることが求められる用途、及び供給される太陽光が弱い条件における実施において特に有利である。
【０１０８】
図６及び図７は、そのような外装容器を有する本発明の流体加熱装置の、筐体及び外装容器の関係の一例を概略的に示す縦断面図及び上面図である。図６において、筐体６００は、上蓋６１０及びトレー６２０からなり、トレー６２０の上端６２０Ｒが上蓋６１０の下面に接して設けられることにより、筐体の内部空間が規定されている。筐体６００の外側には、外装容器６２９が、筐体６００のトレー６２０の外側を覆うよう設けられる。外装容器６２９の上端６２９Ｒも、上蓋６１０の下面に接して設けられる。これにより、外装容器６２９、及び外装容器６２９とトレー６２０との間の空気層により、筐体内の熱が保持され、それにより、筐体内の温度をより容易に高い温度とすることができる。筐体６００の内部には、本発明の固形光吸収材を設け、さらに必要に応じて、上に述べた水蒸留装置及び滅菌装置の構成要素として例示したものを適宜設け、それにより、水蒸留装置及び滅菌装置等の、流体加熱装置を構成しうる。
【０１０９】
〔８．水蒸留装置及び滅菌装置並びに水の蒸留方法及び滅菌方法の用途〕
本発明の水蒸留装置を用いた水の蒸留は、例えば、海水が入手可能であるが淡水が容易に入手できない地域において、海水を原水とする海水の淡水化に好ましく適用しうる。それにより得られた淡水は、生活用水、飲料水等の用途に用いうる。
本発明の水蒸留装置を用いた水の蒸留はまた、例えば、不純物を含む水が入手可能であるが飲料水が容易に入手できない状況において、不純物を含む水を原水として、水を浄化するのに好ましく適用しうる。特に、水蒸留装置２０のように、携帯して利用しうる形態を有する装置であれば、海水の淡水化に加え、行楽地、災害に被災した地域等における飲料水の確保に有利に適用しうる。
【０１１０】
本発明の滅菌装置を用いた滅菌方法は、例えば、し尿、生活排水等を含む汚水を原水とし、これらを自然環境に排出する前に浄化する処理の一部又は全部として利用しうる。また、河川水等のある程度清浄な水を原水とし、これを飲料に適するよう処理する方法としても利用しうる。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲において任意に変更して実施できる。なお、以下の説明において、量を表す「部」及び「％」は、特に断らない限り重量基準である。また、以下の説明において温度及び圧力について特に断らない限り、操作は常温常圧の環境において行った。【０１１２】
〔実施例１〕
（１−１．バガス炭化物粒子の製造）
平成２０年に沖縄県宮古島で生産されたサトウキビの絞り粕を、バガスとして入手した。
バガスを窒素気流下で１００℃で１２時間処理し予備乾燥した。得られたバガス予備乾燥物は乳白色のきれいな１０ｍｍ以下の粒状であった。
バガス予備乾燥物を電気炉に入れて窒素気流下で常温から毎分５℃で昇温して、６００℃まで加熱した。その後当該温度を５時間保持して炭化処理を行った。炭化処理終了後、窒素気流を維持したまま自然冷却で室温まで冷却し、バガスの炭化物を得た。得られたバガスの炭化物は、黒色の炭であった。
バガスの炭化物をステンレス製の実験用のブレンダーで１４０００回転で１０分間粉砕した。粉砕物を分級し、１００メッシュのバガス炭化物粒子を得た。得られたバガス炭化物粒子の、ＢＥＴ法により測定した比表面積は３００ｍ２／ｇ、Ｌ＊値は３であった。【０１１３】
（１−２．固形光吸収材の製造）
脂環式構造含有重合体樹脂（日本ゼオン社製「ゼオノア１４３０Ｒ」、ガラス転移温度１３８℃）のペレットを、温度２３０℃で溶融し、（１−１）で得たバガスの炭化物粒子と混合し、再びペレットに成形して冷却し、マスターバッチ（バガス炭化物粒子濃度１０％）のペレットを製造した。
このマスターバッチペレットと、さらなる脂環式構造含有重合体樹脂のペレットとを混合して温度２３０℃で溶融し、バガス炭化物粒子濃度１ｗｔ％の溶融混合物とした。この溶融混合物を圧縮成形し、冷却し、厚さ１ｍｍのシート状の固形光吸収材を得た。得られたシート状の固形光吸収材の波長４００〜２０００ｎｍにおける平均透過率は８５％以上であった。【０１１４】
（１−３．水蒸留装置による水の蒸留）
図１及び図２に概略的に示す装置を用いて、水の蒸留を行った。水蒸留装置１０の寸法は、空間Ｖ１の内法の長さが１１１ｃｍ、幅６０ｃｍとなる寸法とした。また、上蓋１２０としては、脂環式構造含有重合体樹脂（（１−２）で用いたものと同じ）を、厚み２ｍｍの板状に成形したものを用いた。シート状の固形光吸収材１５０としては、（１−２）で得たものを、当該内法の寸法に適合する寸法に裁断して、空間Ｖ１の底部に載置した。さらに空間Ｖ１内に、５Ｌの海水を貯留させた。この装置１０を、気温２８℃の晴天の屋外の直射日光下において水平に載置し、水の蒸留を行ったところ、海水が沸騰し、４５分で海水の水分の全てが気化して空間Ｖ１から消失し、水の蒸留を行うことができた。【０１１５】
〔参考例〕
厚さ１ｍｍの、各種の樹脂の板を作製し、脱ガス性を比較した。脱ガス性は、試料を８０℃にて６０分間加熱し発生した、試料の単位重量当たりのガスの量（ｎｇ／ｇ）をＤＨＳ−ＧＣ−ＭＳにて測定した。
また、厚さ１００μｍの、各種の樹脂フィルムを作製し、試料を１００℃の水に１０００時間浸漬前後の破断強度変化率を算出した。破断強度は、ＪＩＳ  Ｃ２１５１に準拠して、引張試験機を用いて測定し、破断強度変化率は下記式により算出した。
破断強度変化率＝（｜浸漬後の樹脂フィルムの破断強度−浸漬前の樹脂フィルムの破断強度｜）／浸漬前の樹脂フィルムの破断強度×１００
さらに、各樹脂を示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により分析し、ガラス転移温度又は融点を求めた。測定装置としては、高感度型示差走査熱量計ＤＳＣ７０００Ｘ（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用いた。具体的な分析方法は、以下の通りである。まず、サンプルパンに１０ｍｇの試料をいれ、ファーストランにて、２００℃まで昇温し、その後試料を室温まで冷却し、セカンドランにて、測定を開始した。昇温温度は５℃／ｍｉｎとした。測定装置による分析により、熱曲線を求めた。この熱曲線より、Ｔｇ、融点を読み取った。
結果を表１に示す。【０１１６】
【表１】
2017142037.tif 000003
【０１１７】
表１に示す結果、脂環式構造含有重合体樹脂は、本発明の流体加熱装置及び水蒸留装置において、固形光吸収材を構成する樹脂及び上蓋の材料として有利に用いうることがわかる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：水蒸留装置
２０：水蒸留装置
４０：滅菌装置
１００：筐体
１１０：トレー
１１１：底面部
１１２：側面部
１１３：堰
１１６：開口部
１１９：連結部
１２０：上蓋
１２Ｕ：筐体の上面
１２１：堰
１２３：開口部
１２９：連結部
１５０：固形光吸収材
１６０：水蒸気導出管
１６１：水蒸気導出管上流端
１６２：水蒸気導出管下流端
１６２：導出口
１７０：原水導入管
１７１：原水導入管下流端
１８０：容器
１８２：水
１９０：濃縮水導出管
１９１：濃縮水導出管上流端
１９２：バルブ
Ｖ１：空間
Ｖ２：空間
２００：筐体
２１０：トレー
２１３：堰
２１６：開口部
２２０：上蓋
２２１：堰
２２２：開口部
２２３：開口部
２６０：水蒸気導出管
２７０：原水導入管
２６１：排気管
２７１：原水導入管下流端
２８０：容器
２８２：水
２９０：濃縮水導出管
２９１：濃縮水導出管上流端
２９２：バルブ
４００：筐体
４１０：トレー
４１１：底面部
４１２：側面部
４１４：突起
４１５：非連続部
４１６：開口部
４２０：上蓋
４２３：開口部
４６０：滅菌水導出管
４６１：滅菌水導出管上流端
４６２：バルブ
４７０：原水導入管
４７１：原水導入管下流端
６００：筐体
６１０：上蓋
６２０：トレー
６２０Ｒ：トレー上端
６２９：外装容器
６２９Ｒ：外装容器上端
【図１】
2017142037.tif 000004
【図２】
2017142037.tif 000005
【図３】
2017142037.tif 000006
【図４】
2017142037.tif 000007
【図５】
2017142037.tif 000008
【図６】
2017142037.tif 000009
【図７】
2017142037.tif 000010
【国際調査報告】
2017142037.tif 000011
2017142037.tif 000012
2017142037.tif 000013
2017142037.tif 000014