(57)【要約】【課題】水の流れに対する阻害が少ないフィルター及びその製造方法を提供する。【解決手段】ろ過材料１１１とナノシリコン１１２とを含有する活性組成物１１を、結合材１２と混合することにより、、混合材を製造する第１の工程と、前記混合材を加圧且つ加熱することにより、結合材１２を介してろ過材料１１１とナノシリコン１１２とが結合されて、フィルターを製造する第２の工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過材料とナノシリコンとを含有する活性組成物を、結合材と混合することにより、混合材を製造する第１の工程と、
前記混合材を加圧且つ加熱することにより、前記結合材を介して前記ろ過材料と前記ナノシリコンとが結合されて、フィルターを製造する第２の工程と、を含むことを特徴とするフィルターの製造方法。
【請求項２】
前記活性組成物として、前記ろ過材料により構成されているコアと、前記コアに吸着されている複数の前記ナノシリコンと、を具えている活性粒子を使用することを特徴とする請求項１に記載のフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程において、
前記活性組成物を、前記結合材と混合して活性混合層を作成する工程ａと、
前記ろ過材料を前記結合材と混合して得たものをもって、前記活性混合層の表面の少なくとも一部を覆うことにより、前記混合材を得る工程ｂと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記工程ａにおいて、前記ナノシリコンが吸着されていて前記ろ過材料とする第１のろ過材料を含む前記活性組成物を使用し、
前記工程ｂにおいて、吸着されている前記ナノシリコンの量が前記第１のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコンが吸着されていない第２のろ過材料を前記ろ過材料として使用することを特徴とする請求項３に記載のフィルターの製造方法。
【請求項５】
前記ナノシリコンが吸着されている第１のろ過材料を前記活性粒子における前記ろ過材料として使用し、且つ、
前記第１の工程において、
前記活性粒子を前記結合材と混合して第１の混合物を製造し、吸着されている前記ナノシリコンの量が前記第１のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコンが吸着されていない第２のろ過材料を前記結合材と混合して第２の混合物を製造する工程Ａと、
前記第１の混合物と前記第２の混合物とを混合して前記混合材を得る工程Ｂと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のフィルターの製造方法。
【請求項６】
活性組成物と結合材とを含む少なくとも１つのシリコンろ過層を具え、
前記活性組成物は、前記結合材に結合されているろ過材料及びナノシリコンを含有することを特徴とするフィルター。
【請求項７】
前記結合材は、多孔質結合材であることを特徴とする請求項６に記載のフィルター。
【請求項８】
前記活性組成物は、前記ろ過材料により構成されているコアと、前記コアに吸着されている複数のナノシリコンと、を具える活性粒子を含有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のフィルター。
【請求項９】
前記ろ過材料と前記結合材とを含み、前記シリコンろ過層の表面の少なくとも一部を覆っているろ過層を具えることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載のフィルター。
【請求項１０】
前記ろ過材料と前記結合材とを含み、前記シリコンろ過層の反対する２つの表面それぞれを覆っている２つのろ過層を具えることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載のフィルター。
【請求項１１】
前記ナノシリコンは、少なくとも２つの相異する粒子径を有することを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか一項に記載のフィルター。
【請求項１２】
前記活性粒子の総重量を１００ｗｔ％として、前記活性粒子における前記ナノシリコンの重量は、１５ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項８に記載のフィルター。
【請求項１３】
前記活性粒子における前記ろ過材料は、前記ナノシリコンが吸着されている第１のろ過材料であり、
吸着されている前記ナノシリコンの量が前記第１のろ過材料より少ないまたは前記ナノシリコンが吸着されていない第２のろ過材料を更に含み、
前記活性粒子と前記第２のろ過材料とは、前記結合材により結合されていることを特徴とする請求項８に記載のフィルター。
【請求項１４】
前記活性粒子の総重量を１００ｗｔ％として、前記活性粒子における前記ナノシリコンの重量は、４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項８または請求項１３に記載のフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フィルターの製造方法及びそのフィルターに関し、特にナノシリコンを含有するフィルターの製造方法及びそのフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素水（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｗａｔｅｒ）は、体に存在する活性酸素または遊離基を中和できるので、人間に有益である。従って、近年、水素水に関する研究テーマが普及している。
【０００３】
現在は、最も一般的に販売されている水素水は、直接に高純度の水素を水に溶解させることにより、或は、特許文献１の記載のように、マグネシウム粉またはマグネシウムのタブレットを純水と反応させて水素を生成することにより製造される。しかしながら、前者の方法には、高純度の水素の製造及び水素を水に溶解させることが困難という問題点があり、且つ高純度の水素の使用に対する安全性の懸念という問題点がある。後者の方法について、マグネシウムが水と反応することにより生成された水酸化マグネシウムは、心血管疾患の治療に使用されるいくつかの薬物と同時に服用してはいけない。更に、水酸化マグネシウムの濃度が高すぎると、急性薬物中毒、急性腎不全、高マグネシウム血症または他の健康状態の悪化を引き起こす可能性がある。
【０００４】
生体（例えば、人間）に有益な水素水を安全に製造するために、ナノシリコンで水素を生成する装置で水素水を製造する方法が提出された。しかし、ナノシリコンは、該装置のフィルターの微小孔を塞ぎやすいので、水の流れを阻害する上、製造された水素水の水素及びケイ酸の含有量が減るという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４１９４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、上記の問題点を解消できるフィルター及びそのフィルターの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明は、ろ過材料とナノシリコンとを含有する活性組成物を、結合材と混合することにより、混合材を製造する第１の工程と、前記混合材を加圧且つ加熱することにより、前記結合材を介して前記ろ過材料と前記ナノシリコンとが結合されて、フィルターを製造する第２の工程と、を含むことを特徴とするフィルターの製造方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、活性組成物と結合材とを含む少なくとも１つのシリコンろ過層を具え、前記活性組成物は、前記結合材に結合されているろ過材料及びナノシリコンを含有することを特徴とするフィルターを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフィルターの製造方法により製造されたフィルターは、結合材が混合された後、加圧且つ加熱により得られ、一般のろ過機能を有する上、ナノシリコンがろ過材料から離れにくく、フィルターの微小孔を塞いで、水の流れを阻害し、且つ、製造された水素水の水素及びケイ酸の含有量が減るという問題点を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】上記製造例１に製造されたシリコン炭素混合粉を示す電子顕微鏡の画像である。
【図２】本発明の実施例１のフィルターを示す概略図である。
【図３】本発明の実施例３のフィルターを示す概略図である。
【図４】本発明の実施例５のフィルターを示す概略図である。
【図５】本発明の実施例６及び実施例７のフィルターを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例８のフィルターを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例９の他の態様のフィルターを示す斜視図である。
【図８】応用例１の浄水システムを示す概略図である。
【図９】時間に対する、フィルターに浸入した水の酸化還元電位及びケイ酸の濃度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明をより詳細に説明する前に、適切と考えられる場合において、符号又は符号の末尾部分は、同様の特性を有し得る対応の又は類似の要素を示すために各図面間で繰り返し用いられることに留意されたい。
【００１２】
＜フィルターの製造方法＞
本発明のフィルターの製造方法は、ろ過材料とナノシリコンとを含有する活性組成物を、結合材と混合することにより、混合材を製造する第１の工程と、前記混合材を加圧且つ加熱することにより、結合材１２を介してろ過材料１１１とナノシリコン１１２とが結合されて、フィルターを製造する第２の工程と、を含む。以下、各工程を詳細に説明する。
【００１３】
（第１の工程）
ろ過材料１１１とナノシリコン１１２とを含有する活性組成物１１を、結合材１２と混合することにより、混合材を製造する第１の工程において、図２に示されるように、結合材１２は、ろ過材料１１１とナノシリコン１１２とを結合させることに使用できる以外、ろ過材料１１１同士及びナノシリコン１１２同士を結合させることにも使用でき、例えば、ろ過材料１１１が活性炭の場合、結合材１２はすべての活性炭粒子を結合することに使用できる。
【００１４】
結合材１２として、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、それらの組み合わせからなる群より選ばれるものを使用するが、それらの材料に限定されない。結合材１２は、ポリエチレンであることが好ましい。
【００１５】
ポリエチレンとして、高密度ポリエチレン（ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン(ｌｉｎｅａｒ ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＬＬＤＰＥ)、超高分子量ポリエチレン（ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＵＨＭＷＰＥ）それらの組み合わせからなる群より選ばれるものを使用するが、それらの材料に限定されない。ポリエチレンは、超高分子量ポリエチレンであることが好ましい。
【００１６】
また、超高分子量ポリエチレンは、重量平均分子量が１．５×１０６〜５×１０６ｇ／ｍｏｌの範囲内にあり、且つ、密度が０．９２〜０．９５ｇ／ｃｍ３の範囲内にあるものが好ましい。
【００１７】
結合材１２は、結合機能を有する上、多孔質構造に成形できるものがより好ましい。即ち、複数の結合材粒子が、所定の圧力及び温度で、互いに連結されて結合材に形成されることにより、結合材１２に多孔質構造を生成させる。
【００１８】
ろ過材料１１１として、現有の水のろ過に使用する材料を使用できる。ろ過材料１１１として、多孔質材料、非多孔質材料及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものを使用するが、それらの材料に限定されない。多孔質材料として、活性炭、多孔質セラミック、沸石、多孔質シリカ、竹炭、斑状安山岩及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるものを使用するが、それらの材料に限定されない。
【００１９】
非多孔質材料として、ケイ砂を使用できるが、それに限定されない。
【００２０】
ろ過材料１１１は、粉状の多孔質材料（例えば粉状活性炭）または粒状の多孔質材料（例えば粒状活性炭）であることが好ましく、中でも粒状の多孔質材料であることがより好ましい。
【００２１】
なお、下述する第１のろ過材料及び第２のろ過材料は、上述のろ過材料１１１と同様に定義されている。
【００２２】
ろ過材料１１１の平均粒子径は、２０〜４００μｍの範囲内にあることが好ましい。また、一部の実施形態において、ろ過材料１１１の平均粒子径は、２０〜１００μｍの範囲内、または３０〜１００μｍの範囲内にあり、４０〜８０μｍの範囲内にあることがより好ましい。一部の実施形態において、ろ過材料１１１の平均粒子径は、１００〜４００μｍの範囲内にあり、１５０〜２５０μｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００２３】
ナノシリコン１１２の平均粒子径は、５０〜３００ｎｍの範囲内にあることが好ましく、１００〜２５０ｎｍの範囲内にあることが更に好ましい。
【００２４】
ナノシリコン１１２は、少なくとも２つの相異する粒子径を有することが好ましく、任意の２つの相異する粒子径を有するナノシリコン１１２の粒子径差が５０〜１５０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。平均粒子径は、ＨＯＲＩＢＡ社製のレーザ回折／散乱式粒子径分布(粒度分布)測定装置ＬＡ−９５０Ｖ２により測定された。
【００２５】
第１の工程において、好ましくは、活性組成物１１は少なくとも１種類のろ過材料１１１を含み、先ず該ろ過材料１１１とナノシリコン１１２とを混合してから、ろ過材料１１１とナノシリコン１１２との混合物に対して、結合材１２と、該ろ過材料１１１と相同又は相異する他のろ過材料とを更に混合する。
【００２６】
前記混合材の総重量を１００ｗｔ％として、前記混合材におけるすべてのろ過材料及びナノシリコン合計の重量は、５５ｗｔ％〜８５ｗｔ％の範囲内にあることが好ましく、６５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましく、前記混合材における結合材の重量は、１５ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内にあることが好ましく、５ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましい。一部の実施形態において、前記混合材の総重量を１００ｗｔ％として、ろ過材料及びナノシリコン合計の重量は、５５ｗｔ％〜６５ｗｔ％の範囲内にあり、結合材の重量は、３５ｗｔ％〜４５ｗｔ％の範囲内にある。他の一部の実施形態において、前記混合材の総重量を１００ｗｔ％として、ろ過材料及びナノシリコン合計の重量は、７５ｗｔ％〜９０ｗｔ％の範囲内にあり、結合材の重量は、１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲内にある。
【００２７】
好ましくは、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、活性組成物１１として、ろ過材料１１１により構成されているコア１１４と、コア１１４に吸着されている複数のナノシリコン１１２と、を具えている活性粒子１１３を使用する。
【００２８】
活性粒子１１３の総重量を１００ｗｔ％として、活性粒子１１３におけるナノシリコン１１２の重量は、１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲内にあることが好ましく、１５ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲内にあることがより好ましい。一部の実施形態において、活性粒子１１３の総重量を１００ｗｔ％として、活性粒子１１３におけるナノシリコン１１２の重量は、３０ｗｔ％〜４０ｗｔ％の範囲内にある。他の一部の実施形態において、活性粒子１１３の総重量を１００ｗｔ％として、活性粒子１１３におけるナノシリコン１１２の重量は、４０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲内にあることが好ましい。更に他の一部の実施形態において、活性粒子１１３の総重量を１００ｗｔ％として、活性粒子１１３におけるナノシリコン１１２の重量は、５０ｗｔ％〜７０ｗｔ％の範囲内にあることが好ましい。
【００２９】
好ましくは、ナノシリコン１１２が吸着されている第１のろ過材料を活性粒子１１３におけるろ過材料１１１として使用し、且つ、第１の工程において、活性粒子１１３を結合材１２と混合して第１の混合物を製造し、吸着されているナノシリコン１１２の量が前記第１のろ過材料より少ないまたはナノシリコン１１２が吸着されていない第２のろ過材料を結合材１２と混合して第２の混合物を製造する工程Ａと、前記第１の混合物と前記第２の混合物とを混合して前記混合材を得る工程Ｂと、を含む。工程Ｂにおいて、前記第１の混合物と前記第２の混合物との重量比は、１．５〜２．５の範囲内にあることがより好ましい。一部の実施形態において、前記第１の混合物と前記第２の混合物との重量比は、０．５〜１．５の範囲内にあることがより好ましい。
【００３０】
好ましくは、第１の工程において、活性組成物１１を、結合材１２と混合して活性混合層を作成する工程ａと、ろ過材料１１１を結合材１２と混合して得たものをもって、前記活性混合層の表面の少なくとも一部を覆うことにより、前記混合材を得る工程ｂと、を含む。より好ましくは、工程ａにおいて、ナノシリコン１１２が吸着されていてろ過材料１１１とする第１のろ過材料及びナノシリコン１１２を含む活性組成物１１を使用し、工程ｂにおいて、吸着されているナノシリコン１１２の量が前記第１のろ過材料より少ないまたはナノシリコン１１２が吸着されていない第２のろ過材料をろ過材料１１１として使用する。
【００３１】
上記第２のろ過材料は、第１のろ過材料と相同または相異するろ過材料を使用することができる。また、第１のろ過材料及び第２のろ過材料の説明は、上記ろ過材料１１１に関する説明と同じである。
【００３２】
好ましくは、前記混合材は、活性組成物を、結合材と混合して複数の活性混合層を作成する工程Iと、相隣する２つの活性混合層の間に結合材により構成された粘着層を形成する工程IIとにより製造される。
【００３３】
（第２の工程）
第１の工程で得られた混合材を加圧且つ加熱することにより、結合材１２を介してろ過材料１１１とナノシリコン１１２とが結合されて、フィルターを製造する第２の工程においては、所定の圧力及び温度で、金型内で前記混合材を加圧且つ加熱することが好ましい。
【００３４】
前記混合材は、１６０〜２５０℃で加熱され、且つ、１５０ｋｇ/ｃｍ２〜３６０ｋｇ/ｃｍ２で加圧されることが好ましく、１８０〜２００℃で加熱され、且つ、２００ｋｇ/ｃｍ２〜３６０ｋｇ/ｃｍ２で加圧されることがより好ましい。
【００３５】
更に好ましくは、前記混合材の温度を５０〜７０分間で１８０〜２００℃にまで上げた後、１８０〜２００℃で５０〜７０分間加熱する。
【００３６】
＜フィルター＞
本発明のフィルターは、図２及び図３に示されるように、活性組成物１１と結合材１２とを含む少なくとも１つのシリコンろ過層１を具え、活性組成物１１は、結合材１２に結合されているろ過材料１１１及びナノシリコン１１２を含有する。
【００３７】
結合材１２は、多孔質結合材であることが好ましい。
【００３８】
ろ過材料１１１は、多孔質材料であることが好ましい。
【００３９】
活性組成物１１は、図３に示されるように、ろ過材料１１１により構成されているコア１１４と、コア１１４に吸着されている複数のナノシリコン１１２と、を具える活性粒子１１３を含有することが好ましい。
【００４０】
好ましくは、活性粒子１１３におけるろ過材料１１１は、ナノシリコン１１２が吸着されている第１のろ過材料であり、結合材１２により活性粒子１１３と結合されているろ過材料１１１は、吸着されているナノシリコン１１２の量が前記第１のろ過材料より少ないまたはナノシリコン１１２が吸着されていない第２のろ過材料である。前記第１のろ過材料及び前記第２のろ過材料は、相同または相異するろ過材料を使用することができるが、相同のろ過材料であることが好ましい。
【００４１】
好ましくは、活性粒子１１３におけるろ過材料１１１は第１のろ過材料である。より好ましくは、活性組成物１１は、複数のナノシリコン１１２が吸着されている、前記第１のろ過材料と相同または相異する第２のろ過材料を更に具え、前記第２のろ過材料に吸着されているナノシリコン１１２の量は、活性粒子１１３におけるナノシリコン１１２の量より少ない。また、前記第１のろ過材料及び前記第２のろ過材料は、相同のろ過材料であることがより好ましい。
【００４２】
また、本発明のフィルターは、ろ過材料１１１と結合材１２とを含み、少なくともシリコンろ過層１の表面の一部を覆っているろ過層２を具えることが好ましい。
【００４３】
更に、図４に示されるように、ろ過材料１１１と結合材１２とを含み、シリコンろ過層１の反対する２つの表面それぞれを覆っている２つのろ過層２を具えることがより好ましい。
【００４４】
また、本発明のフィルターは、複数のシリコンろ過層と、結合材により構成され、相隣する２つのシリコンろ過層の間に形成されている結合層とにより構成されていることが好ましい。
【００４５】
以下、本発明の実施例について説明する。これらの実施例は、例示的かつ説明的なものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。
【００４６】
＜製造例１〜５＞
〔ステップ１：ナノシリコンスラリーの製造〕
各製造例に使用した原材料は表１に示されている。
【００４７】
【表１】
2019081170.tif 000003
【００４８】
ナノシリコン粉を純度９９．５％（ｖ/ｖ）のアルコールに添加して、均一に攪拌して、ナノシリコン粉をアルコール分散させ、固形分の含有量が１５ｗｔ％のナノシリコンスラリーを得た。平均粒子径がそれぞれ１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２５０ｎｍのナノシリコン粉を使用し、ナノシリコン粉の総重量を１００ｗｔ％として、平均粒子径１００ｎｍのナノシリコン粉の重量が４０ｗｔ％であり、平均粒子径１５０ｎｍのナノシリコン粉の重量が４０ｗｔ％であり、平均粒子径２５０ｎｍのナノシリコン粉の重量が２０ｗｔ％である。また、ナノシリコン粉は、２つの相異する粒子径を有するナノシリコン粉または１つの粒子径を有するナノシリコン粉を使用できる。該２つの相異する粒子径を有するナノシリコン粉の粒子径差は５０〜１５０ｎｍの範囲内にある。１つの粒子径を有するナノシリコン粉の粒子径は、１００ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲内にある。
【００４９】
〔ステップ２：シリコン炭素混合粉の製造〕
ステップ１で製造されたナノシリコンスラリーが攪拌されている状況で、ヤシ殻活性炭粉（ろ過材料）を添加した後、真空オーブン（製造元：台湾柏元、型番：ＯＶＶ−１２５）で乾燥して、シリコン炭素混合粉を得た。製造例１〜５のシリコン炭素混合粉において、ナノシリコンスラリーとヤシ殻活性炭粉との添加量、添加されたヤシ殻活性炭の粒子径、シリコン炭素混合粉におけるナノシリコンの含有量は、表２に示されている。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
製造されたシリコン炭素混合粉は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、複数の活性粒子１１３を含む。各活性粒子１１３は、ろ過材料１１１（ヤシ殻活性炭粉）により構成されているコア１１４と、コア１１４に吸着されている複数のナノシリコン１１２と、を具える。
【００５２】
なお、他の製造例において、ナノシリコンスラリーの添加量を増やして、シリコン炭素混合粉におけるナノシリコンの重量４０〜８０ｗｔ％に達するようにしてもよく、５０〜７０ｗｔ％に達することが好ましい。上記他の製造例により製造されたフィルターで処理された水では、水素及びケイ酸の濃度がより高くなり、且つそれらの濃度が下がりにくくなる。
【００５３】
＜実施例１＞
フィルターの製造（活性組成物：ナノシリコン粉とヤシ殻活性炭粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
〔ステップ１：混合材の製造〕
粒子径４０〜８０μｍのヤシ殻活性炭粉（ろ過材料）１５ｇと平均粒子径２００ｎｍのナノシリコン粉１５ｇと超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２）２０ｇとを混合して、混合材を得た。
【００５４】
〔ステップ２：加圧且つ加熱〕
ステップ１で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、６０分間に該混合材の温度を１９０℃に、圧力を２１５ｋｇ/ｃｍ２に上げ、そして２１５ｋｇ/ｃｍ２の圧力及び１９０℃の温度で６０分間加圧且つ加熱した後、実施例１のフィルターを得た。
【００５５】
図２に示されるように、実施例１のフィルターは、１つのシリコンろ過層１である。シリコンろ過層１は、活性組成物１１と結合材１２（超高分子量ポリエチレン）を含んでいる。活性組成物１１は、ろ過材料１１１（ヤシ殻活性炭粉）及びナノシリコン１１２を含有している。結合材１２は、ろ過材料１１１とナノシリコン１１２とを結合させていると共に、多孔質構造を有する（図示せず）。
【００５６】
＜実施例２＞
フィルターの製造（活性組成物：ナノシリコン粉とヤシ殻活性炭粉、結合材：ＸＭ−２２０）
実施例２のフィルターの製造方法は、結合材として三井化学社製の型番ＸＭ−２２０の超高分子量ポリエチレンを使用した以外、実施例１のフィルターの製造方法と同じである。
【００５７】
＜実施例３＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
実施例３のフィルターの製造方法は、下記の混合材の製造方法以外、実施例１のフィルターの製造方法と同じである。
【００５８】
製造例１のシリコン炭素混合粉３０ｇと超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)２０ｇとを混合して、混合材を得た。
【００５９】
図３に示されるように、実施例３のフィルターは、１つのシリコンろ過層１である。シリコンろ過層１は、活性組成物１１と結合材１２（超高分子量ポリエチレン）を含んでいる。活性組成物１１（シリコン炭素混合粉）は、複数の活性粒子１１３を含有している。活性粒子１１３は、ろ過材料１１１（ヤシ殻活性炭粉）により構成されているコア１１４と、コア１１４に吸着されている複数のナノシリコン１１２と、を具える。結合材１２は、複数の活性粒子１１３を結合させている。
【００６０】
また、混合材に更に相同のろ過材料（例えば活性炭）または相異のろ過材料（例えば多孔質セラミック）を添加することもできる。それにより、シリコンろ過層には、ナノシリコンの吸着量が比較的多いろ過材料（即ち活性粒子１１３）と、ナノシリコンの吸着量が比較的少ないまたはナノシリコンを吸着していないろ過材料が同時に存在するようになる。
【００６１】
この構造において、ナノシリコンの吸着量が比較的少ないまたはナノシリコンを吸着していないろ過材料が存在するので、フィルターで処理された水内の水素及びケイ酸の含有量を高めるために、上記他の製造例のシリコン炭素混合粉を使用することができる。
【００６２】
＜実施例４＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
実施例４のフィルターの製造方法は、製造例２のシリコン炭素混合粉を使用する以外、実施例３のフィルターの製造方法と同じである。
【００６３】
＜実施例５＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
〔ステップ１：混合材の製造〕
ヤシ殻活性炭粉（ろ過材料）３ｇと超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２) ２ｇとを混合した後、型に充填して第１のろ過層を得た。そして、製造例１のシリコン炭素混合粉（活性組成物）６ｇと超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２)４ｇとを混合して、上記型内に、第１のろ過層の上に充填して、活性混合層を得た。最後に、活性混合層の上に、ヤシ殻活性炭粉（ろ過材料）１．２ｇと超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２)０．８ｇとを充填して、第２のろ過層を得た。それにより、実施例５の混合材を得た。
【００６４】
〔ステップ２：加圧且つ加熱〕
ステップ１で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、６０分間に該混合材の温度を１９０℃に、圧力を２１５ｋｇ/ｃｍ２に上げ、そして２１５ｋｇ/ｃｍ２の圧力及び１９０℃の温度で６０分間加圧且つ加熱した後、実施例５のフィルターを得た。
【００６５】
図４に示されるように、実施例５のフィルターは、１つのシリコンろ過層１と、シリコンろ過層１の反対する２つの表面それぞれを覆っている２つのろ過層２を具えている。シリコンろ過層１は、ステップ１における活性混合層により形成され、２つのろ過層２それぞれは、ステップ１における第１のろ過層と第２のろ過層により形成されている。
【００６６】
シリコンろ過層１は、活性組成物１１と結合材１２（超高分子量ポリエチレン）とを含んでいる。活性組成物１１は、多数の活性粒子１１３を含むシリコン炭素混合粉である。活性粒子１１３は、ろ過材料１１１（ヤシ殻活性炭粉）により構成されているコア１１４と、コア１１４に吸着されている複数のナノシリコン１１２と、を具える。また、実施例１のシリコンろ過層を使用することもできる。
【００６７】
ろ過層２は、ろ過材料１１１（ヤシ殻活性炭粉）及び結合材１２（超高分子量ポリエチレン）を含んでいる。また、１つのろ過層２のみを設置することもでき、例えば、シリコンろ過層１の水が流出する側にのみろ過層２を設置することができる。また、シリコンろ過層１の表面を完全に覆うようにろ過層２を設置することもできる。
【００６８】
＜実施例６〜７＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
〔ステップ１：混合材の製造〕
中空円筒形のステンレス鋼製金型の中に製造例３のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、第１の活性混合層を得た。そして、上記金型内に、第１の活性混合層の上に、超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２)を充填して、第１の粘着層を得た。そして、第１の粘着層の上に、製造例３のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、第１の粘着層の上に充填して、第２の活性混合層を得た。そして、第２の活性混合層の上に、超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２)を充填して、第２の粘着層を得た。そして、製造例３のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、第２の粘着層の上に充填して、第３の活性混合層を得た。それにより、混合材を得た。
【００６９】
〔ステップ２：加圧且つ加熱〕
ステップ１で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、６０分間で該混合材の温度を１９０℃に、圧力を２１５ｋｇ/ｃｍ２に上げ、その後に２１５ｋｇ/ｃｍ２の圧力及び１９０℃の温度で６０分間加圧且つ加熱した後、実施例６〜７のフィルターを得た。
【００７０】
ステップ１において、実施例６の第１〜第３の活性混合層の総重量は２３５ｇであり、第１〜第２の粘着層の重量はそれぞれ６ｇである。実施例７の第１〜第３の活性混合層の総重量は３７５ｇであり、第１〜第２の粘着層の重量はそれぞれ８ｇである。実施例６及び７において、第１〜第３の活性混合層のそれぞれの総重量を１００ｗｔ％として、該第１〜第３の活性混合層それぞれにおけるシリコン炭素混合粉の重量は、２０ｗｔ％であり、該第１〜第３の活性混合層それぞれにおける超高分子量ポリエチレンの重量は、８０ｗｔ％である。
【００７１】
図５に示されるように、実施例６及び７のフィルターは、第１のシリコンろ過層３１と、第２のシリコンろ過層３２と、第３のシリコンろ過層３３と、第１のシリコンろ過層３１と第２のシリコンろ過層３２とを結合するように第１のシリコンろ過層３１と第２のシリコンろ過層３２との間に設置されている第１の結合層３４と、第２のシリコンろ過層３２と第３のシリコンろ過層３３とを結合するように第２のシリコンろ過層３２と第３のシリコンろ過層３３との間に設置されている第２の結合層３５と、を含み、そして、第１〜第３のシリコンろ過層３１、３２、３３及び第１〜第２の結合層３４、３５を貫通する中心貫通孔３６が形成されている。
【００７２】
第１〜第３のシリコンろ過層３１、３２、３３それぞれは、ステップ１における第１〜第３の活性混合層により形成され、第１〜第２の結合層３４、３５それぞれは、ステップ１における第１〜第２の粘着層により形成されている。第１〜第３のシリコンろ過層３１、３２、３３に関する説明は実施例５のシリコンろ過層と同じである。
【００７３】
得られた実施例６のフィルターは、高さｄ１が２３９ｍｍであり、外径ｄ２が４６．５ｍｍであり、内径ｄ３が２０ｍｍである。
【００７４】
得られた実施例７のフィルターは、高さｄ１が２３７ｍｍであり、外径ｄ２が６４ｍｍであり、内径ｄ３が３４ｍｍである。
【００７５】
＜実施例８＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
実施例８のフィルターの製造方法は、下記の混合材の製造方法以外、実施例３のフィルターの製造方法と同じである。
【００７６】
ステップ１において、製造例３のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、混合材を得た。混合材の総重量を１００ｗｔ％として、該混合材におけるシリコン炭素混合粉の重量は、７７．５ｗｔ％であり、該混合材における超高分子量ポリエチレンの重量は、２２．５ｗｔ％である。
【００７７】
図６に示されるように、実施例８のフィルターはシリコンろ過層１であり、実施例３のフィルターとの相異点は、実施例８のフィルターには中心貫通孔１３が設けられていて、よって、水が実施例８のフィルターの外側からフィルターを経過して中心貫通孔１３へ流動した後、中心貫通孔１３から流出することができる。
【００７８】
＜実施例９＞
フィルターの製造（活性組成物：シリコン炭素混合粉、結合材：ＧＵＲ２１２２）
〔ステップ１：混合材の製造〕
ステンレス鋼製金型の中に製造例４のシリコン炭素混合粉（それに含まれるヤシ殻活性炭粉は第１のろ過材料に相当する）と超高分子量ポリエチレン(結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、第１の混合物を得た。そして、ヤシ殻活性炭粉（第２のろ過材料に相当する）と超高分子量ポリエチレン（結合材ＧＵＲ２１２２)とを混合して、第２の混合物を得た。第１の混合物の総重量を１００ｗｔ％として、該第１の混合物におけるシリコン炭素混合粉の重量は、７５ｗｔ％であり、該第１の混合物における超高分子量ポリエチレンの重量は、２５ｗｔ％である。第２の混合物の総重量を１００ｗｔ％として、該第２の混合物におけるヤシ殻活性炭粉の重量は、７５ｗｔ％であり、該第２の混合物における超高分子量ポリエチレンの重量は、２５ｗｔ％である。そして、第１の混合物と第２の混合物（重量比２：１）とを混合して、混合材を得た。
【００７９】
〔ステップ２：加圧且つ加熱〕
ステップ１で得た混合材をステンレス鋼製金型に充填して、加圧且つ加熱した後、即ち、６０分間で該混合材の温度を１９０℃に、圧力を２１５ｋｇ/ｃｍ２にまで上げ、その後２１５ｋｇ/ｃｍ２の圧力及び１９０℃の温度で６０分間加圧且つ加熱した後、実施例９のフィルターを得た。
【００８０】
図６に示されるように、実施例９のフィルターは、実施例８のフィルターと同じ構造を有し、シリコンろ過層1は、活性組成物１１と、第２のろ過材料及び結合材１２（超高分子量ポリエチレン）とを含んでいる。活性組成物１１は、多数の活性粒子１１３を含むシリコン炭素混合粉である。活性粒子は、第１のろ過材料（ヤシ殻活性炭粉）により構成されているコアと、コアに吸着されている複数のナノシリコンと、を具える。結合材１２により活性粒子と第２のろ過材料とが結合されている。この実施例において、第１のろ過材料と第２のろ過材料とは、共にヤシ殻活性炭粉である。
【００８１】
また、実施例９のフィルターの他の態様として、図７に示されるように構成されることもできる。該フィルターは、シリコンろ過層４である。シリコンろ過層４は、中心貫通孔４１を包囲しながら、第２の混合物により構成されている第１の混合層４２と、第１の混合物により構成され、第１の混合層４２の外側に向かう表面に配置されている活性層４３と、第２の混合物により構成され、活性層４３の外側に向かう表面に配置されている第２の混合層４４とにより構成されている。
【００８２】
更に、この実施例９のステップ１において、第１の混合物は、製造例５のシリコン炭素混合粉と超高分子量ポリエチレンとを混合することにより得ることもできる。すなわち、シリコン炭素混合粉におけるナノシリコンの含有量を１５ｗｔ％に下げることができ、このようにして製造されたフィルターの構造安定性を高めることができる。
【００８３】
なお、上記各実施例において、フィルターで処理された水の品質を更に高めるために、上記他の製造例のシリコン炭素混合粉を使用することができ、また、フィルターの構造安定性及び出水量を高めるために、第１の混合物と第２の混合物とを、０．５〜１．５の比で混合することができる。また、その２つの方法を同時に採用すると、処理された水の品質を更に高める上、フィルターの構造安定性及び出水量を高めることもできる。
【００８４】
また、フィルターの加熱温度を１００℃以下（例えば９０℃）に、且つ、加圧の圧力を１５０ｋｇ/ｃｍ２〜３６０ｋｇ/ｃｍ２にして、混合材の総重量を１００ｗｔ％として、前記混合材における結合材の重量を、５ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内（１０ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲内が好ましく、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲内がより好ましい）にすると、フィルターの構造安定性を維持する上、結合材の使用量が減少し、ろ過材料及びナノシリコンの使用量を増えることができる。
【００８５】
＜応用例：浄水システム＞
図８に示されるように、本発明のフィルターを使用する浄水システムは、水素及びケイ酸を含有する生物用水組成物の製造に使用するものであり、水流方向に沿って、第１のろ過装置５１と、第２のろ過装置５２と、第３のろ過装置５３と、紫外線殺菌ユニット５４と、第１のろ過装置５１と第２のろ過装置５２と第３のろ過装置５３と紫外線殺菌ユニット５４とそれぞれを連通するパイプ５５とを備える。
【００８６】
パイプ５５は、水が進入するインレット５５１と、水が流出するアウトレット５５２とを備える。
【００８７】
第１のろ過装置５１は、インレット５５１と第２のろ過装置５２との間に設置され、内部には第１のフィルター５１１が設置されている。第１のフィルター５１１として、実施例１〜９のフィルターからなる群より選ばれるものである。実施例６〜９のフィルターを使用する場合、フィルターの中心貫通孔に、周壁に複数の孔が開いている中空糸により構成された中空糸膜を設置することができる。また、２つ以上の第１のろ過装置５１を設置することもできる。２つ以上の第１のろ過装置５１を設置することにより、浄水システムにより処理された水は、品質及び安定性を向上する。
【００８８】
第２のろ過装置５２は、第１のろ過装置５１と第３のろ過装置５３との間に設置され、内部には第２のフィルター５２１が設置されている。第２のフィルター５２１は、水をろ過できるものである。この応用例において、第２のフィルター５２１は、ナノ銀を含有する活性炭フィルターである。
【００８９】
第３のろ過装置５３は、第２のろ過装置５２と紫外線殺菌ユニット５４との間に設置され、内部には第３のフィルター５３１が設置されている。第３のフィルター５３１は、水をろ過できるものである。この応用例において、第３のフィルター５３１は、中空糸膜である。該中空糸膜の中空糸の周壁における孔の孔径は、０．１μｍである。但し、実施例６〜９のフィルターを第１のフィルター５１１として使用し、且つ、フィルターの中心貫通孔に中空糸膜を設置している場合、第３のろ過装置５３を設置しなくてもよい。
【００９０】
紫外線殺菌ユニット５４は、第３のろ過装置５３とアウトレット５５２との間に設置されていて、紫外線を第３のろ過装置５３によりろ過された水素及びケイ酸を含有する水に照射して殺菌するものである。
【００９１】
また、図８に示されるように、パイプ５５の第２のろ過装置５２と第３のろ過装置５３の間にある部分には、定期的に自動排気または排水できる自動排気排水パイプ５６を設置することができ、更に、インレット５５１と第１のろ過装置５１との間には、水流の流量を測る流量計５７を設置することができる。また、浄水システムは、水を第３のろ過装置５３の図８における上方から注入するように構成されることもでき、この構成により、気体がより排出しやすくなる。
【００９２】
また、他の実施例において、第２のろ過装置５２及び紫外線殺菌ユニット５４の少なくとも１者を、第１のろ過装置５１の前、すなわち水流方向の上流側に設置することができ、こうして、第１のろ過装置５１に進入する水の細菌量を減少することができる。具体的には、水流方向に沿って第２のろ過装置５２、紫外線殺菌ユニット５４、第１のろ過装置５１の順で設置することができる。また、第２のろ過装置５２と紫外線殺菌ユニット５４との位置を交換することもできる。好ましくは、第１のろ過装置５１の上流側及び下流側両方に、第２のろ過装置５２及び紫外線殺菌ユニット５４の少なくとも１者を設置する。
【００９３】
＜実施例１のフィルターによりろ過された水における水素及びケイ酸の含有量の評価＞
ａ.評価方法
実施例１のフィルター４．１３ｇを１Ｌの純水内に所定の時間置いた後、該水の酸化還元電位（ｍＶ）及びケイ酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）を時間ごとに測定し、その結果を、図９に示した。酸化還元電位は、電極（台湾ＣＨＩ ＪＵＩ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＣＯ., ＬＴＤ.社製、ＪＡＱＵＡ  ＥＯ２２１）及び酸化還元電位分析装置（Ｈｏｒｉｂａ社製、ｐＨ  ＭＥＴＥＲ  Ｆ１５）により測定され、ケイ酸の濃度は、ケイ酸塩測定キット（Ｍｃｏｌｏｒｔｅｓｔ（登録商標）、Ｍｅｒｃｋ）により測定された。ちなみに、水内の水素の含有量が高いほど、酸化還元電位は低くなる。
【００９４】
ｂ.結果
図９に示されるように、時間が増えるほど、酸化還元電位が減少し（即ち水素の含有量が高くなった）、且つ、ケイ酸の含有量が高くなった。従って、本発明のフィルターの製造方法で製造されたフィルターを浄水システムに使用すると、該フィルターは、結合材が混合された後、加圧且つ加熱により得られたもので、ナノシリコンが結合材によりろ過材料と結合されているので、ナノシリコンがろ過材料から離れにくく、フィルターの微小孔を塞いで、水の流れを阻害する問題点を解消して、水内の水素及びケイ酸の含有量を安定に増加することができる。
【００９５】
＜実施例４、７、９のフィルターによりろ過された水における水素及びケイ酸の含有量の評価＞
ａ.評価方法
実施例４、７、９のフィルターそれぞれを応用例の浄水システムに使用して、それぞれによりろ過された水の酸化還元電位（ｍＶ）及びケイ酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定し、その結果を、表２に示した。酸化還元電位は、電極（台湾ＣＨＩ ＪＵＩ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ＣＯ., ＬＴＤ.社製、ＪＡＱＵＡ  ＥＯ２２１）及び酸化還元電位分析装置（Ｈｏｒｉｂａ社製、ｐＨ  ＭＥＴＥＲ  Ｆ１５）により測定され、ケイ酸の濃度は、ケイ酸塩測定キット（Ｍｃｏｌｏｒｔｅｓｔ（登録商標）、Ｍｅｒｃｋ）により測定された。ちなみに、水内の水素の含有量が高いほど、酸化還元電位は低くなる。
【００９６】
【表３】
2019081170.tif 000005
【００９７】
ｂ.結果
表３に示されるように、実施例４、７、９のフィルターを使用した浄水システムによりろ過された水の酸化還元電位（ｍＶ）は、全部−５００ｍＶ以下になり（即ち水素の含有量が高い）、そのケイ酸の濃度も高い。従って、本発明のフィルターの製造方法で製造されたフィルターを浄水システムに使用すると、水の流れを阻害する問題点を解消して、水内の水素及びケイ酸の含有量を安定に増加することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のフィルターの製造方法及びそのフィルターは、一般の浄水装置に適用でき、特に水素水を生成することができる浄水システムに好適である。
【符号の説明】
【００９９】
１、４  シリコンろ過層
１１  活性組成物
１１１  ろ過材料
１１２  ナノシリコン
１１３  活性粒子
１１４  コア
１２  結合材
１３、３６、４１  中心貫通孔
２  ろ過層
３１  第１のシリコンろ過層
３２  第２のシリコンろ過層
３３  第３のシリコンろ過層
３４  第１の結合層
３５  第２の結合層
４２  第１の混合層
４３  活性層
４４  第２の混合層
５１  第１のろ過装置
５１１  第１のフィルター
５２  第２のろ過装置
５２１  第２のフィルター
５３  第３のろ過装置
５３１  第３のフィルター
５４  紫外線殺菌ユニット
５５  パイプ
５５１  インレット
５５２  アウトレット
５６  自動排気排水パイプ
５７  流量計
ｄ１  高さ
ｄ２  外径
ｄ３  内径
【図１】
2019081170.tif 000006
【図２】
2019081170.tif 000007
【図３】
2019081170.tif 000008
【図４】
2019081170.tif 000009
【図５】
2019081170.tif 000010
【図６】
2019081170.tif 000011
【図７】
2019081170.tif 000012
【図８】
2019081170.tif 000013
【図９】
2019081170.tif 000014