(57)【要約】【課題】ミネラル成分の溶出量が減少してしまうのを抑制しつつミネラル成分の添加持続性を維持することのできる水処理用添加剤を得る。【解決手段】核剤２を、ミネラル成分を含む可溶性の主成分４で形成し、主成分４よりも溶解速度が遅い可溶性の被覆材５で核剤２を包含することで基準被覆製剤３および調整被覆製剤３Ａを形成する。そして、水処理用添加剤１を、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａと、を所望の割合で混合した集合体として構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミネラル成分を含む可溶性の主成分で形成される核剤と、
前記核剤を当該核剤の主成分よりも溶解速度が遅い可溶性の被覆材で包含することで形成した被覆製剤であって、前記被覆材の厚みが所定厚となるように設定した基準被覆製剤と、
前記被覆製材であって、前記基準被覆製剤に対する前記被覆材の溶解時間を異ならせた１種類以上の調整被覆製剤と、
のうちの少なくとも２種類を混合したことを特徴とする水処理用添加剤。
【請求項２】
前記被覆材は、前記核剤の表面にコーティングされるコーティング層であることを特徴とする請求項１に記載の水処理用添加剤。
【請求項３】
前記被覆材は、内部に前記主成分が充填される水溶性カプセルであることを特徴とする請求項１に記載の水処理用添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理用添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水器や整水器などの浄水装置に投入してミネラル成分を添加できるようにした水処理用添加剤として、可溶性で溶解速度の早い少なくとも２種のミネラル含有化合物粉末を主成分とし、可溶性で溶解速度の遅い水溶性バインダを副成分とした造粒成形体からなるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、溶解速度の早い少なくとも２種のミネラル含有化合物粉末に溶解速度の遅いバインダを含有させることで、通水初期における主成分の溶出を抑えてミネラル成分の添加持続性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２２６５８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、かかる従来の技術では、添加剤の溶解が進むにつれて添加剤の表面積が減少するため、それに伴いミネラル成分の溶出量が時間とともに減少してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、ミネラル成分の溶出量が減少してしまうのを抑制しつつミネラル成分の添加持続性を維持することのできる水処理用添加剤を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明にあっては、ミネラル成分を含む可溶性の主成分で形成される核剤と、前記核剤を当該核剤の主成分よりも溶解速度が遅い可溶性の被覆材で包含することで形成した被覆製剤であって、前記被覆材の厚みが所定厚となるように設定した基準被覆製剤と、前記被覆製材であって、前記基準被覆製剤に対する前記被覆材の溶解時間を異ならせた１種類以上の調整被覆製剤と、のうちの少なくとも２種類を混合したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の水処理用添加剤において、前記被覆材は、前記核剤の表面にコーティングされるコーティング層であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明にあっては、請求項１に記載の水処理用添加剤において、前記被覆材は、内部に前記主成分が充填される水溶性カプセルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、核剤は、主成分が露出した状態にあるので、水中に投入した時点でミネラル成分が溶け出し、溶出開始タイミングが最も早い剤となる。また、基準被覆製剤は、主成分が溶解速度の遅い被覆材で被覆されており、被覆材が溶解して主成分が露出した時点でミネラル成分が溶け出すことになり、核剤に比較して被覆材が溶解する時間分だけミネラル成分の溶出開始タイミングが遅くなる。さらに、調整被覆製剤は、被覆材の溶解時間を予め調節しておくことにより、ミネラル成分の溶出開始タイミングを基準被覆製剤に対して異ならせることができる。このような、核剤と、基準被覆製剤と、調整被覆製剤と、のうちの少なくとも２種類を混合して水処理用添加剤とすることで、主成分の溶出開始タイミングの早い剤から順にミネラル成分を水中に添加することができるため、水処理用添加剤は、ミネラル成分の溶出量が減少してしまうのを抑制しつつミネラル成分の添加持続性を維持することができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、被覆材を、核剤の表面にコーティングされるコーティング層で形成したため、主成分が酸化することにより酸化皮膜が形成されてしまうのを抑制することができ、長期に亘って主成分の品質を維持することができる。また、コーティング層の材質や厚みを変えることにより、主成分の溶出開始タイミングを容易にコントロールすることができるようになる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、被覆材を、内部に主成分を充填する水溶性カプセルで形成したため、主成分が酸化することにより酸化皮膜が形成されてしまうのを抑制することができ、長期に亘って主成分の品質を維持することができる。また、水溶性カプセルの材質や厚みを変えることにより、主成分の溶出開始タイミングを容易にコントロールすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる水処理用添加剤の模式図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態にかかる水処理用添加剤の剤を示す模式図であって、溶出開始タイミングが異なる剤を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示したものである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態にかかる水処理用添加剤で用いられる被覆製剤の拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態にかかる水処理用添加剤全体のミネラル成分の時間経過による溶出量をグラフによって概略的に示した説明図である。
【図５】図５は、本発明の比較例にかかる水処理用添加剤の剤を示す模式図であって、バインダの溶解速度を互いに異ならせた剤を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示したものである。
【図６】図６は、本発明の比較例にかかる水処理用添加剤全体のミネラル成分の時間経過による溶出量をグラフによって概略的に示した説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態にかかる水処理用添加剤全体のミネラル成分の時間経過による溶出量をグラフによって具体的に示した説明図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態にかかる被覆製剤の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる水処理用添加剤（以下、単に添加剤という）１は、図１に示すように、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａと、を所望の割合で混合した集合体として提供されるものである。
【００１６】
核剤２は、図２（ａ）に示すように、カルシウムやマグネシウムなどの身体に有益なミネラル成分を含む可溶性の主成分４で形成されている。ここで、可溶性とは水に溶解する性質を意味する。また、カルシウムとしては、たとえば硫酸カルシウム、マグネシウムとしては、たとえば硫酸マグネシウムを用いることができる。なお、カルシウムやマグネシウム以外のミネラル成分、たとえばナトリウムなどを用いることも可能である。
【００１７】
この核剤２は、球状若しくは錠剤状に固形化されている。さらに、本実施形態では、核剤２は、添加剤１全体の充填効率が低下しないように、粒径がほぼ均一となるように形成されている。
【００１８】
基準被覆製剤３および調整被覆製剤３Ａは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、核剤２を主成分４よりも溶解速度が遅い可溶性の被覆材５で包含することにより形成されている。本実施形態では、図３に示すように、被覆材５を、核剤２の表面にコーティングされるコーティング層５１によって形成している。
【００１９】
このコーティング層５１は、デンプンや寒天などの溶解速度が遅い材料、より詳細には、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボシキメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシポロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシポロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ケイ酸ソーダなどの単体若しくは複合体を用いて形成することができる。
【００２０】
基準被覆製剤３は、被覆材５であるコーティング層５１の厚みｋ１（図３参照）が所定厚となるように設定されている。このように、基準被覆製剤３のコーティング層５１の厚みｋ１を所定の厚さとすることで、この基準被覆製剤３を水中に投入後、所定時間経過後にコーティング層５１が溶解して内部の核剤２、すなわち主成分４が露出するようにしている。なお、この厚みｋ１は、コーティング層５１の材質やコーティング層５１を溶解させたい時間（上述の所定時間）等によって決定することができる。
【００２１】
一方、調整被覆製剤３Ａは、基準被覆製剤３に対してコーティング層５１の材質や厚みｋ１を異ならせることにより、内部の主成分４が露出されるまでのコーティング層５１の溶解時間を変化させた剤である。本実施形態では、第２の被覆製材３Ａは、第１の被覆製材３よりもコーティング層５１の厚みｋ１を厚くして溶解時間が長くなるようにしている。
【００２２】
以上の本実施形態によれば、添加剤１は、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａと、を混合した状態で水中に投入されることになる。このとき、核剤２は、主成分４が露出した状態にあるので、水中に投入した時点でミネラル成分が溶け出し、溶出開始タイミングが最も早い剤となる。また、調整被覆製剤３は、主成分４が溶解速度の遅い被覆材５で被覆されているので、被覆材５が溶解されて主成分４が露出した時点でミネラル成分が溶け出すことになり、核剤２の場合と比較して被覆材５が溶解される時間分だけミネラル成分の溶出開始タイミングが遅くなる。さらに、調整被覆製剤３Ａでは、被覆材５の溶解時間がさらに長くなっているため、ミネラル成分の溶出開始タイミングがさらに遅くなる。
【００２３】
つまり、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａとは、それぞれの溶解が開始されるタイミングはほぼ等しいが、それぞれの主成分４の溶出開始タイミングが異なっている。
【００２４】
したがって、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａと、を同時に水中に投入した場合に、溶出開始タイミングの早い剤から順に、すなわち、核剤２、基準被覆製剤３、調整被覆製剤３Ａの順にミネラル成分を水中に添加させるようにすることができる。具体的には、図４に示すように、核剤２は時間ｔ＝０で主成分４のミネラル成分が溶出開始され、その後、時間ｔ＝ｔ１で基準被覆製剤３の主成分４が露出してミネラル成分が溶出開始され、さらにその後、時間ｔ＝ｔ２で調整被覆製剤３Ａの主成分４が露出してミネラル成分が溶出開始されることになる。
【００２５】
このとき、溶出開始したそれぞれの剤２、３、３Ａ自体では、ミネラル成分の溶出量が時間とともに漸減するが、核剤２のミネラル成分の溶出量がある程度減少した時点（ｔ１）で、基準被覆製剤３のミネラル成分が溶出して全体的な溶出量を回復し、そして、基準被覆製剤３のミネラル成分の溶出量がある程度減少した時点（ｔ２）で、調整被覆製剤３Ａのミネラル成分が溶出して全体的な溶出量を再度回復することができる。
【００２６】
ここで、本実施形態の比較例として示す複数種類の添加剤ａ、ｂ、ｃは、主成分はそれぞれ同じであるが、溶解速度を相互に異にしたバインダをそれぞれ含有したものである。これら添加剤ａ、ｂ、ｃを用い、同時に水中に投入した場合は、それぞれの剤のミネラル成分の溶出開始タイミングが同じ（水中に投入すると同時）になるため、全体的なミネラル成分の溶出量は、投入初期は全ての剤の溶出ミネラル成分が合算されるため高く、その後、時間の経過とともに漸減されることになる（図６参照）。
【００２７】
これに対し、本実施形態では、核剤２、基準被覆製剤３、調整被覆製剤３Ａの溶出開始タイミングを異ならせているため、添加剤１は、全体的にミネラル成分の添加持続性を維持しつつ、ミネラル成分の溶出量が減少してしまうのを抑制することができる。つまり、上記比較例と比べてミネラル成分の溶出量をほぼ一定に維持することができる。
【００２８】
また、このように核剤２、基準被覆製剤３、調整被覆製剤３Ａの溶出開始タイミングを異ならせることで、添加剤１全体のミネラル成分の溶出量をコントロールできるので、ミネラル成分の溶出量をほぼ一定に維持する制御に限らず、使用開始してからのミネラル濃度や溶出時間を任意に変化させるように制御することができる。さらに、添加剤１を投入する浄水装置（図示せず）の構造を複雑化することなく、ミネラル成分の溶出量をコントロールすることができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、被覆材５を、核剤２の表面にコーティングされるコーティング層５１で形成したため、コーティング層５１によって核剤２の表面を保護することができる。具体的には、主成分４が酸化することにより表面に酸化皮膜が形成されてしまうのを抑制することができる。その結果、長期に亘って主成分４の品質を維持することができるようになる。また、コーティング層５１の材質や厚みｋ１を変えることにより、主成分４の溶出開始タイミングを容易にコントロールすることができるようになる。
【００３０】
ところで、本実施形態では、核剤２と、基準被覆製剤３と、調整被覆製剤３Ａと、を用いて添加剤１を構成したが、これに限ることなくそれら剤２、３、３Ａのうち少なくとも２種類以上を混合することにより、添加剤１を構成することができる。たとえば、核剤２を用いることなく基準被覆製剤３と調整被覆製剤３Ａとの２種類によって添加剤１を構成してもよい。
【００３１】
また、調整被覆製剤３Ａは、被覆材５の溶解時間を様々に変化させることにより、溶出開始タイミングを異ならせた多種類の調整被覆製剤３Ａを作り出すことができ、これら多種類の調整被覆製剤３Ａを混合して用いることにより、ミネラル成分の溶出量のコントロールをより緻密にかつ多様な制御態様で行うことが可能となる。
【００３２】
次に、添加剤１の具体的な応用例を示す。ここでは、核剤２の表面をコーティングしたコーティング層５１の厚みｋ１をそれぞれ変化させて、第１の被覆製剤、第２の被覆製剤、第３の被覆製剤…を作成し、それら第１、第２、第３…の被覆製剤を混合して添加剤１を形成した場合を例示する（表１参照）。
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、各被覆製材の核剤対コーティング層で示す体積比が、第１の被覆製剤では２０：１、第２の被覆製剤では２０：２、第３の被覆製剤では２０：３…となるようにすると、核剤対コーティング層の半径比（核剤の半径対コーティング層の厚さの比）は、第１の被覆製剤では６４：１、第２の被覆製剤では６４：２、第３の被覆製剤では６４：３…となる。
【００３４】
次に、上記の比率を有する各被覆製材において、核剤２が溶出する時間を求め、その核剤２の溶出度合いから上述した第１、第２、第３…の核剤２を順次溶出させるのに最適なタイミングを求める。
【００３５】
核剤２の単位時間当たりの溶出量ｙ（ｇ）は、核剤２の表面積をＡ（ｍ２）、核剤２の単位面積当たりの溶解速度をＢ（ｍ／ｓ）、核剤２の比重をρとすると、
ｙ＝Ａ・Ｂ・ρ  …（１）として表すことができる。
【００３６】
また、核剤２の表面積Ａは、核剤２の初期半径をＲ（ｍ）、核剤２の溶出開始からの時間をｔ（ｓｅｃ）とすると、
Ａ＝４π（Ｒ−Ｂｔ）２  …（２）であるから、これを（１）式に代入して、
ｙ＝４π・Ｂ・ρ（Ｒ−Ｂｔ）２  …（３）が得られる。
【００３７】
つまり、（３）式から導かれるように、溶出量は初期（ｔ＝０）で４π・Ｂ・ρ・Ｒ２となって最大となり、ｔ＝Ｒ／Ｂで０となって溶けて無くなることになる。そのため、図７のグラフの太線で示す溶出ラインに沿うように第１、第２、第３…の被覆製剤のコーティング層５１が順次溶解されるようにするのが好ましい。
【００３８】
つまり、ｔ＝Ｒ／２Ｂのタイミングで第２の被覆製剤の核剤２が溶け出すようにするとともに、ｔ＝Ｒ／Ｂで第３の被覆製剤の核剤２が溶け出すようにするのが好ましい。また、第４の被覆製剤が有るときは、その核剤２がｔ＝３Ｒ／２Ｂで溶け出すようにするのが好ましい。このように各被覆製剤の核剤２の溶出タイミングをコントロールすることにより、溶出量のピークがほぼ一定で、かつ、その振れ幅が最小となるように制御することができる。
【００３９】
なお、核剤２としては、たとえば、物性値が、Ｒ＝５×１０−４（ｍ）（＝０．５ｍｍ）、Ｂ＝８．２×１０−１０（ｍ／ｓｅｃ）、ρ＝２．９となる材料を用いることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる添加剤１が上記第１実施形態と主に異なる点は、基準被覆製剤３および調整被覆製剤３Ａを構成する被覆材５を、図８に示すように、内部に核剤となる主成分４Ａを充填する水溶性カプセル５２で形成したことにある。
【００４１】
水溶性カプセル５２は、所定の厚みｋ２をもって両端を半球面で閉塞したタンク状に形成されており、その水溶性カプセル５２の内部に主成分４Ａが充填されている。また、本実施形態にかかる主成分４Ａとしては、上記第１実施形態の主成分４と同様に、ミネラル成分を含む可溶性の剤を用いることができるが、特に、水溶性カプセル５２に充填し易いように粒状となっているものが好ましい。
【００４２】
また、水溶性カプセル５２は、上記第１実施形態のコーティング層５１（被覆材５）と同様に、デンプンや寒天などの溶解速度が遅い材料、より詳細には、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボシキメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシポロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシポロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ケイ酸ソーダなどの単体若しくは複合体を用いて形成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態にあっても、水溶性カプセル５２の厚みｋ２を所定厚に設定することにより基準被覆製剤３を形成し、かつ、水溶性カプセル５２の溶解速度を異にすることにより調整被覆製剤３Ａを形成することができる。
【００４４】
また、本実施形態にあっては、主成分４Ａで形成される核剤を用いることなく、基準被覆製剤３および調整被覆製剤３Ａの水溶性カプセル５２の厚みｋ２や溶解速度を変化させることで複数種類の溶解時間が異なる水溶性カプセル５２を形成し、それらを混合することで添加剤１が構成されることになる。
【００４５】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、被覆材５を、内部に主成分４Ａを充填する水溶性カプセル５２で形成したため、水溶性カプセル５２の内部に充填した状態で主成分４Ａを保護することができる。具体的には、主成分４Ａが酸化することにより酸化皮膜が形成されてしまうのを抑制することができ、長期に亘って主成分４Ａの品質を維持することができる。また、水溶性カプセル５２の材質や厚みを変えることにより、主成分４Ａの溶出開始タイミングを容易にコントロールすることができるようになる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。たとえば、核剤、基準被覆製剤および調整被覆製剤の形状は、上記各実施形態に示した以外の任意の形状とすることができる。また、主成分に、溶解速度を調節するためのバインダを含有させることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１  水処理用添加剤
２  核剤
３  基準被覆製剤
３Ａ  調整被覆製剤
４、４Ａ  主成分
５  被覆材
５１  コーティング層
５２  水溶性カプセル
【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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