(57)【要約】【課題】水酸化アルミニウムを濾材とすることにより、空中や水中にて例外なく負に帯電しているウイルスやバクテリア等の微生物をクーロン力で捕捉するという水の浄化用濾過器および水の浄化方法を提供する。【解決手段】水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材７と、水Ｗの流入口部１ａおよび流出口部２ａを有し、前記流入口部１ａと流出口部２ａとの間に前記濾材７を封入するためのケース１，２と、前記ケース１，２から前記粉末が流出するのを防止する濾材流出防止材５，６とを備え、ｐＨ４〜ｐＨ８の水Ｗを前記ケース１，２の流入口部１ａから前記濾材７を介して前記流出口部２ａから流出させることにより、前記濾材７で微生物を捕捉する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、
水の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、
前記ケースから前記粉末が流出するのを防止する濾材流出防止材とを備え、
ｐＨ４〜ｐＨ８の水を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から流出させることにより、前記濾材で微生物を捕捉する水の浄化用濾過器。
【請求項２】
請求項１において、前記水酸化アルミニウムの粉末の平均粒径が１．０μｍ〜１００μｍである水の浄化用濾過器。
【請求項３】
請求項２において、
前記濾材流出防止材は多孔質セラミックスまたは多孔質フィルムまたはミクロ繊維からなる水の浄化用濾過器。
【請求項４】
請求項３において、
前記ケースの水の流れ方向に直交する方向に向って突出する突出部または段部を設けることにより、
前記流入口部から入った水が、前記突出部または段部により前記ケースの内壁よりも中央の前記濾材内を流れ易くした水の浄化用濾過器。
【請求項５】
水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、
水の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、
前記ケースから前記粉末が流出するのを防止する濾材流出防止材とを備えた水の浄化用濾過器を用い、
ｐＨ４〜ｐＨ８の水を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から流出させることにより、正電荷に帯電した前記濾材で負電荷に帯電している微生物を捕捉する水の浄化方法。
【請求項６】
水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、
空気の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と前記流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、
前記流入口部の上流において空気を加湿するための加湿器とを備え、
前記加湿されてｐＨ４〜ｐＨ８の水分を含む空気を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から放出させることにより、前記濾材で微生物を捕捉する空気の浄化用濾過器。
【請求項７】
水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、
空気の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と前記流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、
前記流入口部の上流において空気を加湿するための加湿器とを備えた空気の浄化用濾過器を用い、
前記加湿されてｐＨ４〜ｐＨ８の水分を含む空気を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から放出させることにより、正電荷に帯電した前記濾材で負電荷に帯電している微生物を捕捉する空気の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水や空気から前記微生物を除去し、水や空気を浄化するための浄化用濾過器およびその浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水から微生物を除去するための従来技術としては、塩素系殺菌剤を添加、オゾン曝気、紫外線の照射、電解処理、銀や銅等の抗菌金属容器、活性炭を帯電する方法などが提案されている。
又、空中に浮遊したウイルスやバクテリア等の微生物を除去するための従来技術としては、紫外線の照射や、放電によりオゾンガスの放出、配向分極電石不織布フィルタなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６９５２３（要約書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水を浄化するための従来技術とその課題：
塩素系殺菌剤として一般に次亜塩素酸ナトリウムが使用されているが、一般細菌などには殺菌効果はあるが、Ｂ型肝炎ウイルス、芽胞菌、結核菌などには効果がなく、完全な殺菌方法とはいえない。
【０００５】
その他、グルタードアルデヒドやホルマリンなどの化学物質による殺菌処理は、効果は高いが、人体に対して毒性が強いという問題がある。
【０００６】
水を電解処理する方法もあるが、水道水のように各種のイオンが存在していることにより電気が流れ、負電極側から水素ガスが発生し、正電極から酸素ガスや微量の塩素ガスが発生する。発生した塩素ガスは水（Ｈ2 Ｏ）や水酸イオン（ＯＨ- ）と反応して次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンとなる。この次亜塩素酸イオンが塩素系殺菌剤としての殺菌効果をもたらすことになる。この作用は、水道水のように、浄水場での処理時に塩素系殺菌剤を投入されていた場合にのみ効果を示すものであり、塩素イオンを有しないような井戸水などでは殺菌効果は有しない。更に、不純物を含まない純水に対しては、そもそも電気が流れないため、電解処理は不可能である。
【０００７】
水の電気分解で、強酸性水と強アルカリ水とを分けて生成し、その内の強酸性水を殺菌水として使用する方法がある。強酸性水は、あらゆるウイルスやバクテリア等の微生物に対して殺菌効果は高い。しかし、この方法では、電気分解時に同時に生成されてしまう強アルカリ水は使用できずに捨てることになるという問題がある。
【０００８】
オゾン曝気による水処理方法では、処理時の殺菌効果は高いが、曝気処理後の時間経過とともに殺菌効果はなくなってしまうという問題がある。
紫外線の照射方法は、一般細菌の殺菌には効果がある。しかし、芽胞菌に対しては相当に強い照射量が必要になる。また、紫外線が直接に当たらない影の部分では、全く殺菌効果はないという問題がある。
【０００９】
容器を銀や銅などの抗菌金属にすることによる殺菌方法もあるが、菌が直接これらの金属表面に触れなければ殺菌効果はないという問題がある。
【００１０】
活性炭を陽電極板に接触させて、活性炭をプラスに荷電させることにより、負に帯電しているウイルスやバクテリア等の微生物をクーロン力で引き付けて捕捉するという従来技術が提案されている（前記特許文献１参照）。
しかし、水中に含まれているカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、正電荷に帯電している活性炭には吸着されず、陰電極板に吸着されてカルシウムやマグネシウムとして付着してしまうという問題が発生する。
【００１１】
ウイルスやバクテリア等の微生物が浮遊した空気を浄化するための従来技術とその課題：
空中放電によりオゾンを放出して空気を浄化する方法がある。しかし、オゾンそのものは人体に有害であるため、発生濃度を低くして放出させているのが実情である。そのため殺菌能力は低くなり、除菌効果は殆どないというのが実情である。
【００１２】
紫外線の照射方法は、水中と同様に、一般細菌の殺菌には効果がある。しかし、芽胞菌に対しては相当に強い照射量が必要になる。また、紫外線が直接に当たらない影の部分では、全く殺菌効果はないという問題がある。
【００１３】
配向分極電石不織布フィルタは、正と負の表面電荷を有していることにより、クーロン力により空中の菌を捕集できる。しかし、湿度が所定量を越えると表面電荷がなくなり、菌の捕集効果は殆どなくなってしまうという問題がある。
【００１４】
以上のように、従来技術として様々な方法がある。しかし、いづれも何らかの課題や問題を持っており、水中や空気中に含んだウイルスやバクテリア等の微生物を安全で容易に除去できるものがないというのが実情である。
【００１５】
したがって、本発明の主な目的は、空中や水中に存在するウイルスやバクテリア等の微生物を除去するための浄化用濾過器および浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明の水の浄化用濾過器は、水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、水の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、前記ケースから前記粉末が流出するのを防止する濾材流出防止材とを備え、ｐＨ４〜ｐＨ８の水を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から流出させることにより、前記濾材で微生物を捕捉する。
【００１７】
ここで、水酸化アルミニウムＡｌ (ＯＨ)3は、水Ｈ2 Ｏに触れることにより、その水が酸性においては正電荷となり、アルカリ性では負電荷の両性を示し、ｐＨ８付近において等電位点に達することが知られている。したがって、一般の水道水や純水の示すｐＨ７付近では、若干ではあるが正電荷に帯電している。図８は、特開平１１−１５３２８８号の表１から引用したものであり、前記記述を裏付けるものである。
【００１８】
一方、微生物は負に帯電していることが知られている（特開２０００−４２３５５（段落００１１），特開２００６−２６２８２５（段落００４２）参照）。
したがって、ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水が流入口部から流入することにより、水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材は正電荷を帯びる。そのため、負の電荷を帯びているウイルスやバクテリアなどの微生物は、クーロン力により前記濾材に捕捉されることとなり、流出口部から無菌の水を得ることができる。
なお、クーロン力とは、電荷を帯びた粒子間に働く力であり、異なる電荷の粒子間には引力が働く。
【００１９】
なお、濾材に捕捉されたウイルスやバクテリアは、動けないため捕食ができず、時間の経過と共に死滅する。
【００２０】
本水の浄化用濾過器を用いて浄化された水の使用用途としては、飲料水の他に、家畜の飲料水や水耕栽培などの用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１にかかる水の浄化用濾過器を示す概略縦断面図である。
【図２】同濾過器の分解縦断面図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる水の浄化用濾過器を示す概略縦断面図である。
【図４】同濾過器の分解縦断面図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる空気の浄化用濾過器の除菌フィルタを示す概略縦断面図である。
【図６】濾材部を示す概略断面図である。
【図７】除菌フィルタを組み込んだ空気の浄化用濾過器を示す概略構成図である。
【図８】水酸化アルミニウムと水との電荷の関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の好ましい態様において、前記水酸化アルミニウムの粉末の平均粒径が１．０μｍ〜１００μｍである。
かかる態様によれば、濾材流出防止材から流出しない程度の平均粒径の水酸化アルミニウムの粉末を用いることにより、水酸化アルミニウムの粉末が流出口部から流れ出るのを防止し得る。
なお、水酸化アルミニウムの粉末の平均粒径が１００μｍを超えると粒子間の空隙が大きくなりすぎて、微生物を吸着できないおそれがある。
一方、同粉末の平均粒径が１．０μｍ以下になると、粉末の取り扱いが難しくなる上、目詰まりを生じ易くなる。
【００２３】
本発明の好ましい態様において、前記濾材流出防止材は多孔質セラミックスまたは多孔質フィルムまたはミクロ繊維からなる。
かかる態様によれば、濾材流出防止材として多孔質セラミックスまたは多孔質フィルムまたはミクロ繊維を用いることにより、水酸化アルミニウムの粉末が流出口部から流れ出るのを防止し得る。
【００２４】
本発明の好ましい態様において、前記ケースの水の流れ方向に直交する方向に向って突出する突出部または段部を設けることにより、前記流入口部から入った水が、前記突出部または段部により前記ケースの内壁よりも中央の前記濾材内を流れ易くした。
本態様によれば、前記突出部または段部を設けることにより、水がケースの内壁に沿って流れにくくなり、濾材に接触し易くなる。すなわち、前記ケースの内壁面に沿って流れた水が前記ケースに沿って流れず、水酸化アルミニウム粉末の濾材の内側に入り込んでいくため、ウイルスやバクテリア等の微生物が濾材に捕捉され易くなる。
【００２５】
本発明の水の浄化方法としては、水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、水の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、前記ケースから前記粉末が流出するのを防止する濾材流出防止材とを備えた水の浄化用濾過器を用い、ｐＨ４〜ｐＨ８の水を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から流出させることにより、正電荷に帯電した前記濾材で負電荷に帯電した微生物を捕捉する。
前記流入口部から流入される水としては、水酸化アルミニウムが水に溶けてイオン化してしまわないためにはｐＨ４〜ｐＨ８が好ましく、より好ましくはｐＨ６〜ｐＨ８に設定される。
【００２６】
本発明にかかる空気の浄化用濾過器としては、水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、空気の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と前記流出口部との間に前記濾材を封入するためのケースと、前記流入口部の上流において空気を加湿するための加湿器とを備え、前記加湿されてｐＨ４〜ｐＨ８の水分を含む空気を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から放出させることにより、前記濾材で微生物を捕捉する。
【００２７】
前記空気の浄化用濾過器は、加湿された空気中の水分と、水酸化アルミニウムとが反応することで、該水酸化アルミニウムが帯電し、空気中のウイルスやバクテリア等の微生物を水酸化アルミニウムが捕捉することで、空気の除菌が可能となる。
【００２８】
本発明にかかる空気の浄化方法としては、水酸化アルミニウムの粉末からなる濾材と、空気の流入口部および流出口部を有し、前記流入口部と前記流出口部とその間に前記濾材を封入するためのケースと、前記流入口部の上流において空気を加湿するための加湿器とを備えた空気の浄化用濾過器を用い、前記加湿されてｐＨ４〜ｐＨ８の水分を含む空気を前記ケースの流入口部から前記濾材を介して前記流出口部から放出させることにより、正電荷に帯電した前記濾材で負電荷に帯電した微生物を捕捉する。
【実施例】
【００２９】
実施例１：
水の浄化用濾過器；
図１および図２は実施例１を示す。
図１は、ウイルスやバクテリア等の微生物で汚染された水Ｗから微生物を除去した水Ｗを生成するための水浄化用濾過器の構成を示している。図２は、図１の分解図を示す。
【００３０】
図２に示すように、本実施例の水の浄化用濾過器は、第１および第２外筒ケース１，２、一対のＯリング９，１０およびフィルタカートリッジ８を備えている。
【００３１】
前記第１外筒ケース１は、水Ｗ（図１）の流入口部１ａと雌ネジ１ｂを有している。第２外筒ケース２は、水Ｗ（図１）の流出口部２ａと、前記雌ネジ１ｂに螺合する雄ネジ２ｂを有している。前記第１および第２外筒ケース１，２は、前記雌ネジ１ｂと雄ネジ２ｂにより、図１に示すように、互いに螺合可能に設定されている。
【００３２】
図２に示す前記カートリッジ８は、第１および第２内筒ケース３，４、濾材流出防止材５，６および濾材７を備えている。
水Ｗが流入される側の第１内筒ケース３には多数の流入口部３ａが形成されている。水Ｗが流出される側の第２内筒ケース４には多数の流出口部４ａが形成されている。前記第１および第２内筒ケース３，４には、第１内筒ケース３と第２内筒ケース４とが嵌合し、接着や溶着等を用いて互いに密着される接合部３ｂ，４ｂが形成されている。
【００３３】
前記第１内筒ケース３の多数の流入口部３ａの下流側には、第１濾材流出防止材５が該多数の流入口部３ａの下流側の面に密着するように設けられている。一方、第２内筒ケース４の多数の流出口部４ａの上流側には、第２濾材流出防止材６が該第２内筒ケース４の上流側の面に密着するように設けられている。
前記第１および第２濾材流出防止材５，６は、たとえば、微細な物質を通過させないような多孔質セラミックスや多孔質フィルムやミクロ繊維等で形成されている。
【００３４】
図１に示すように、前記第１および第２濾材流出防止材５，６の間に水酸化アルミニウムを入れて、第１および第２内筒ケース３，４を互いに密閉することで、前記濾材流出防止材５，６の間に濾材７が封入されたカートリッジ８が形成される。
【００３５】
なお、前記カートリッジ８は、予め組み立てられ、ユーザーが交換可能なフィルタカートリッジ８として出荷される。
前記カートリッジ８は、所定時間が経過するか、所定量の水が通過した時点で定期的に新たなカートリッジ８と交換される。
【００３６】
前記フィルタカートリッジ８の両端と、外筒ケース１，２の内面との間には、Ｏリング９，１０が配設され、流入口１ａから入った水Ｗが、必ずフィルタカートリッジ８の中の濾材７を通過して、流出口２１ａら出るように組み立てられる。
【００３７】
このような構成により、図１に示すように、ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水Ｗが流入口部１ａから流入すると、前記水Ｗは、図２に示すカートリッジ８の多数の流入口部３ａによって満遍なく濾材７に送られる。前記水Ｗに反応した水酸化アルミニウムの濾材７は正電荷を帯び、そのため、負の電荷を帯びているウイルスやバクテリアなどの微生物がクーロン力により濾材７に捕捉される。
その後、ウイルスやバクテリアが濾材７により捕捉されて除去された水Ｗは、多数の流出口部４ａを通り、図１の矢印で示すように、浄化用濾過器の第２外筒ケース２の流出口部２ａから無菌の水Ｗとして流出される。
【００３８】
実施例２：
図３および図４は実施例２を示す。
たとえば、前述した図１の矢印１１に示すように、水Ｗがフィルタカートリッジ８の内壁面に沿って流れた場合、濾材にウイルスやバクテリア等の微生物が捕捉されずにフィルタカートリッジ８から出てしまう可能性がないとはいえない。以下に述べる本実施例２は、その対策を施したものである。
【００３９】
本実施例２の水の浄化用濾過器は、前述した実施例１と類似した構成であるため、類似機能部品には前記実施例１に記載した同一番号を付し、実施例１と異なる部分を主に説明する。
【００４０】
図４に示すように、第１内筒ケース３の内壁面３ｃは、第２内筒ケース４の内壁面４ｃよりも径小に形成されている。そのため、第１内筒ケース３の内壁面３ｃと第２内筒ケース４の内壁面４ｃとの境目には段差が形成されている。
図３に示すように、第１内筒ケース３の内壁面３ｃに沿って流れた水Ｗは、矢印１２で示すように、第２内筒ケース４の内壁面４ｃに沿って流れず、水酸化アルミニウム粉末の濾材７内に入り込んでいくため、ウイルスやバクテリア等の微生物は濾材７に捕捉され易くなる。
【００４１】
なお、本実施例２では、第１内筒ケース３と第２内筒ケース４の内壁面に段差を設けたが、段差以外に不図示の突起部を設けることで、水Ｗが内壁面にのみに沿って流れる流路が無くなるようにしてもよい。
【００４２】
実施例３：
空気の浄化用濾過器；
図５〜図７は実施例３を示す。
【００４３】
ここで、前述したように、周知の配向分極電石不織布フィルタは、正と負の表面電荷を有していることにより、クーロン力により空中のウイルスやバクテリア等の微生物を捕集できる。しかし、湿度が所定量を越えると表面電荷がなくなりクーロン力が作用しなくなる。そのため、空中のウイルスやバクテリア等の微生物の捕集が困難になる。
【００４４】
これに対して、水酸化アルミニウムは湿度さえあれば正の電荷を帯びるため、加湿機能を備えた空気清浄機への応用にも適している。
したがって、前述した実施例１の水の浄化用濾過器を空気の浄化用濾過器に応用した例を以下に示す。
本実施例３の浄化用濾過器は、前述した実施例１と類似した構成であるため、類似機能部品には前述した実施例１と同一番号を付し、実施例１と異なる部分を主に説明する。
【００４５】
図７は、図５に示す除菌フィルタ１８を組み込んだ空気清浄機の構成を示したものである。図７の矢印で示すように、送風機１６によりプレフィルタ１５を介して吸い込まれた室内の空気Ｗａは、加湿器１７により加湿される。加湿された空気Ｗａは除菌フィルタ１８を通して室内に戻される。
なお、加湿器１７としては、たとえば、超音波式や加熱式など周知の加湿器を採用することができる。
【００４６】
図５は、空中に浮遊しているウイルスやバクテリア等の微生物を除去した空気Ｗａを生成するための空気清浄機用の除菌フィルタ１８の構成を示す。
【００４７】
前記除菌フィルタ１８は第１および第２外筒ケース１，２を備えている。前記第１外筒ケース１と第２外筒ケース２とは、互いに嵌合していると共に、ネジ１３により空気漏れがないように互いに固定されている。
【００４８】
前記第１および第２外筒ケース１，２内には、カートリッジ８が設けられている。前記カートリッジ８内には、濾材流出防止材５，６に挟まれた濾材ケース１４が設けられている。濾材ケース１４内には、水酸化アルミニウムからなる濾材７が封入されている。
【００４９】
図６に示すように、前記濾材ケース１４には、ハニカム状の隔壁１４ａが多数形成されている。前記多数の隔壁１４ａ内には、水酸化アルミニウムからなる濾材７がそれぞれ封入されている。
したがって、前記実施例１との大きな差異は、水酸化アルミニウム粉末からなる濾材７を単に封入するのではなく、ハニカム状の隔壁１４ａをもった濾材ケース１４に封入している点である。これは、細かな隔壁１４ａを設けることにより、空気の流路の断面において、自重や振動などによって濾材７に大きな空隙が発生してしまうのを防止するためである。
【００５０】
図７の加湿器１７により加湿された空気Ｗａが図５に示す除菌フィルタ１８を通過すると、除菌フィルタ１８内の水酸化アルミニウムからなる濾材７が空気Ｗａ中の水分に反応し正の電荷を持つため、吸い込んだ空気Ｗａの中に含まれていたウイルスやバクテリア等の微負電荷の生物がクーロン力で捕捉される。したがって、除菌された空気を室内に戻すことができ、空気清浄機としての機能を果たすことができる。
【００５１】
なお、室内の空気Ｗａが、所定の湿度を持っていれば、必ずしも加湿器１７を作動させる必要はない。そこで、図７に不図示の湿度センサを配設し、室内の湿度が低過ぎる時のみ、すなわち、室内の空気Ｗａ中の水分量が所定量以下になり水酸化アルミニウムからなる濾材７が正の電荷を持ち得なくなる場合のみ、加湿器１７を作動させるようにしてもよい。
【００５２】
もしも、ｐＨ８以上のアルカリ水の場合、水酸化アルミニウムは負電荷を帯びることになる。その場合、濾材７全体が負電荷を帯びることになり、水中の含まれた負電荷の微生物は、所定の流速以下であれば、クーロン力で反発されてフィルタ内に入っていけなくなる。即ち、アルカリ水の場合でも、流速の管理をすれば、水中のウイルスやバクテリア等の微生物を除去することも可能である。
【００５３】
もしも、水がｐＨ８の弱アルカリ性で、水酸化アルミニウムが等電位点となってしまう場合は、炭酸等を添加して強制的に酸性側にｐＨ調整してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の水の浄化用濾過器は、ウイルスやバクテリア等の微生物を含んだ水や空気から微生物を除去し、水や空気を浄化する用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１，２：外筒ケース
３，４：内筒ケース
５，６：濾材流出防止材
７：濾材
８：フィルタカートリッジ
９，１０：Ｏリング
１１，１２：（水の流路を示す矢印）
１３：ネジ
１４：濾材ケース
１５：プレフィルタ
１６：送風機
１７：加湿器
１８：除菌フィルタ
【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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