(57)【要約】【課題】特に燃費改善のために用いられる自動車や船舶用の燃料油フィルターやエアーフィルターならびにエアコンディショナー用フィルターや水浄化用フィルターとして用いることにより有害物を除去することができる流体浄化用フィルターを提供すること。【解決手段】ドラバイトを必須成分として含み、さらに、銀、チタン、および白金から選ばれる少なくとも一つを含む混合物を基材に担持させてなる流体浄化用フィルターである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラバイトを必須成分として含み、さらに、銀、チタン、および白金から選ばれる少なくとも一つを含む混合物を基材に担持させてなる流体浄化用フィルター。
【請求項２】
前記基材が織布、不織布、網状体または多孔質体のいずれかである請求項１記載の流体浄化用フィルター。
【請求項３】
前記織布、不織布、または網状体がポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維およびアラミド繊維から選ばれる少なくとも一つである請求項２に記載の流体浄化用フィルター。
【請求項４】
前記多孔質体が紙である請求項２に記載の流体浄化用フィルター。
【請求項５】
前記銀、チタン、および白金がそれらの金属塩から還元された金属粒子または金属コロイドである請求項１〜４のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項６】
燃料油改質用である請求項１〜５のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項７】
潤滑油改質用である請求項１〜５のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項８】
空気浄化用である請求項１〜５のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項９】
排気ガス浄化用である請求項１〜５のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項１０】
水浄化用である請求項１〜５のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【請求項１１】
自動車用または船舶用である請求項１〜９のいずれかに記載の流体浄化用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体浄化用フィルターに関する。さらに詳しくは、ガソリンや軽油等の燃料油改質（燃費改良）用フィルターまたは潤滑油改質用フィルター、もしくは、自動車や船舶のエンジン用エアーフィルター、エアコンディショナー用エアーフィルター等に用いられる、微粒子化した特定の無機材料の混合物を基材に担持させてなる流体浄化用フィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルマリン（グループ名は「電気石」）およびドラバイト（マグネシウム含有量の多いトルマリン、別名「苦土電気石」）は０．０２〜０．０６ミリアンペア程度の半永久電極を有する天然の鉱物であり、各種の用途が紹介されている。
例えば、電気掃除機の集塵部に着脱自在に装着される袋状フィルターの濾材を多層の濾紙で構成し、濾紙と濾紙が対面する面の片面または両面にトルマリンの微粉末を貼着した電気掃除機用集塵フィルター（特許文献１）、室内環境等の快適性を向上させる目的でトルマリンをフィルタ基材上に担持させた陰イオン発生フィルタを装備した空調装置（特許文献２）、特にてんぷら油等の食用油の寿命を延ばして継続使用することを目的とする、セルロース繊維からなるシート体中に、粒度５〜５０μｍのトルマリン粉末を均質に混入、定着すると共に、凹凸加工を施したフィルター用シート素材（特許文献３）、およびトルマリンの有するマイナスイオンや遠赤外線による保温効果や血行増進効果、抗菌効果、消臭効果等が、その効能として一般に知られており、この効能を利用して、靴の中敷にトルマリンを含ませるようにしたもの（特許文献４）等が開示されている。
さらに、トルマリンの粉末を担持させた複数枚のハニカム板を積層してなる構成を有する水や空気等の流体を清浄化するための浄水器のフィルター部材として用いるハニカム構造体（特許文献５）、トルマリン粉末、タルク粉末もしくは長石の粉末、またはこれらの２種以上の混合粉末を基材シートに塗布または含浸してなるシート材を用いたフィルター（特許文献６）、濾網体にトルマリンまたは活性剤等を混在させて再生油に対する脱臭機能を付与するようにした揚げ物油の濾過装置（特許文献７）、ドラバイト微粉末を混入させた、接合材と発泡材との混合物を層設手段により基材シートに層設した、紙、布などの抗菌シート（特許文献８）、ドラバイト等岩石鉱物粉末をセパレータに担持させた蓄電池（特許文献９）、トルマリンやレアーアース鉱石のようなマイナスイオン発生物質をシート状基材に担持せしめるか、またはバインダー成分を用いてシート状に成形せしめて消臭、芳香、抗菌、防虫、防カビ、動物忌避効果を有するシート状物質（特許文献１０）、およびトリマリンの粒子に溶剤、結合剤等を用いてペースト状にしたものが塗り込まれたろ過部により純水又は純水を溶媒とする液体をろ過して半導体装置に供給すること（特許文献１１）、ダム、河川、湖沼、汚濁水、製造用水、工業用水道、上水道、下水道、廃水処理水等の各種処理水が電気石によって接触・ろ過処理されること（特許文献１２）、ドラバイト微粉末を接合剤、発泡剤と混合して布製の表面シートに担持させた中敷等の靴の底材（特許文献１３）、織布又は不織布に、稀有元素類を含む天然鉱物と、トルマリン若しくは遠赤外線セラミックのいずれか一方を含むマイナスイオンを放出すると同時に遠赤外線を放射する混合物を、蒸着加工或いは溶射加工してなる消臭材、空気清浄材、抗菌材、水質浄化材等に用いられる多機能性フィルター材（特許文献１４）等が開示されている。
自動車や船舶関係においては、以下のような用途が提案されている。
例えば、トルマリンの粉粒体を担持させた網目状の織布又は不織布からなる空気活性化エレメントを配設してなる内燃機関用燃費改善装置（特許文献１５）、エアークリーナ機構の吸込み口、又はエアークリーナチャンバーにトルマリン及びゼオライトを含有した浄化シートを取付けエアークリーナ内を通過する空気との接触させることによる空気の浄化（特許文献１６）、永久磁石の小片を複数個取付けたトルマリンの粉粒を担持させた網目状の織布あるいは不織布からなる空気活性化フィルターを付加した内燃機関の燃料改質装置（特許文献１７）、自動車や船舶等の内燃機関、またはボイラーの空気吸入口に取り付けるフィルターに微粉末トルマリンを含有させることにより、マイナスイオンを発生させて、燃焼効率を高める、または排気中に含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの発生を軽減すること（特許文献１８）等が開示されている。
上記のようにトルマリンおよびドラバイトの用途に関する多数の開示があるにもかかわらず、ドラバイトと特定の金属粒子または金属コロイドとの混合物を基材に担持させた流体浄化用フィルターに関してはいずれの文献にも記載されていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８５４６２号公報
【特許文献２】特開２０００−５５４００号公報
【特許文献３】特開２０００−３５４７１３号公報
【特許文献４】特開２００１−７０００８号公報
【特許文献５】特開２００２−１７８４３号公報
【特許文献６】特開２００２−３５５７７号公報
【特許文献７】特開２００２−５８９２０号公報
【特許文献８】特開２００３−１３３６０号公報
【特許文献９】特開２００３−１６８４１２号公報
【特許文献１０】特開２００４−１８７２４号公報
【特許文献１１】特開２００５−１３６２２２号公報
【特許文献１２】特開２００５−３１９４４１号公報
【特許文献１３】特開２００６−３４７６７号公報
【特許文献１４】特開２００６−２７１４３４号公報
【特許文献１５】特開２００１−６５４１５号公報
【特許文献１６】特開２００４−６８６６９号公報
【特許文献１７】特開２００５−１７１９６０号公報
【特許文献１８】特開２００６−７７７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、特に自動車や船舶用の燃料油フィルターやエアーフィルターとして用いることにより燃焼効率が向上し、排ガス中の有害物質の量を低減させ、結果として、燃費を向上させることができ、また、エアコンディショナー用フィルターや水浄化用フィルターとして用いることにより有害物を除去した空気や水を得ることができる流体浄化用フィルターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ドラバイトを必須成分として含み、さらに、銀、チタン、および白金から選ばれる少なくとも一つを含む混合物を基材に担持させた流体浄化用フィルターを用いることにより上記課題に適合し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は以下
（1）ドラバイトを必須成分として含み、さらに、銀、チタン、および白金から選ばれる少なくとも一つを含む混合物を基材に担持させてなる流体浄化用フィルター、
（2）前記基材が織布、不織布、網状体または多孔質体のいずれかである上記（1）記載の流体浄化用フィルター、
（3）前記織布、不織布、または網状体がポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維およびアラミド繊維から選ばれる少なくとも一つである上記（2）に記載の流体浄化用フィルター、
（4）前記多孔質体が紙である上記（2）に記載の流体浄化用フィルター、
（5）前記銀、チタン、および白金がそれらの金属塩から還元された金属粒子または金属コロイドである上記（1）〜（4）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、
（6）燃料油改質用である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、
（7）潤滑油改質用である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、
（8）空気浄化用である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、
（9）排気ガス浄化用である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、
（10）水浄化用である上記（1）〜（5）のいずれかに記載の流体浄化用フィルター、および
（11）自動車用または船舶用である上記（1）〜（9）のいずれかに記載の流体浄化用フィルターを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の流体浄化用フィルターを用いることにより自動車や船舶の燃費を向上させ、排ガス中の有害物質の量を低減させることができ、また、有害物を除去した空気や水を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において必須成分として用いられるドラバイト（Ｄｒａｖｉｔｅ）とは、各種トルマリンの中でマグネシウム含有量の多いものである。ドラバイトは他のトルマリンの２．５倍程度の電気力を有する電気石で多面体極性結晶体であり、０．０６ミリアンペア程度の半永久電極を有する天然鉱物であり、中国天山山脈産出のものが著名である。
ドラバイトの一般的な主成分はＳｉＯ2：３２．７質量％、Ｂ2Ｏ3：９．３４質量％、Ａｌ2Ｏ3：２３．３４質量％、Ｆｅ2Ｏ3：３．８１質量％、ＭｇＯ：２２．６４質量％、ＣａＯ：２．３０質量％、Ｎａ2Ｏ：０．３５質量％、Ｌｉ2Ｏ：０．２０質量％、Ｐ2Ｏ5：０．０５質量％、Ｆ：０．０６質量％、その他５．１２質量％であると紹介されている（特開２００５−３１９４４１号公報）。
【０００８】
本発明の流体浄化用フィルターにおいて、ドラバイトは銀、チタン、および白金から選ばれるいずれか少なくとも一つとの混合物として用いられる。
混合する際、ドラバイトは最大粒子径０．５〜１０μｍ、好ましくは０．５〜３μｍ、通常は、２μｍ程度に調整されて用いられる。粒子は小さければ小さいほど好ましいが、特に経済性の観点から上記の範囲にコントロールされる。
また、ドラバイトは天然の鉱物であるため、各種の水溶性または油溶性成分を含有していることがあるので、微粒子化する前の予備破砕された段階で水洗および/または有機溶剤で洗浄することが好ましい。水洗および/または有機溶剤で洗浄することにより、後で述べる結合剤に対して悪影響が出るのを防止することができる。水洗および/または有機溶剤で洗浄した場合は、充分に乾燥させた後微粒子化するのが好ましい。
【０００９】
銀、チタン、および白金は金属粒子または金属コロイドとして上記ドラバイトの粒子と混合された状態で用いられる。金属粒子または金属コロイドのサイズは上記ドラバイト粒子のサイズと同程度にすることが好ましい。金属粒子または金属コロイドの調製は、通常、各金属のハロゲン化物等をホルムアルデヒドのような還元剤を用いて還元することにより行なう。また、各金属の塩の水溶液を調製し、これにガスバーナーの酸化炎をあてて調製することもできる。このように調製された各金属粒子または金属コロイドをドラバイトの粒子と混合して後記する結合剤と混ぜることによりコーティング剤が調製される。
銀およびチタンは硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩等の水溶液の状態でドラバイトの粒子と混合することもできる。白金は塩化白金酸等の水溶液として混合される。これらの塩の水溶液（精製水を使用することが好ましい）を調製し、この中にドラバイトの粒子を混合して乾燥させた後、還元炎やホルムアルデヒドのような還元剤を用いて還元してドラバイトの粒子の表面に金属粒子または金属コロイドを析出させたものも本発明においては混合物とみなす。銀、チタン、および白金は２種類以上混合して用いてもよい。上記のようにして調製した各金属の含有量は、ドラバイトとの混合物の合計量中０．２〜１０質量％、好ましくは１〜８質量％である。各金属の含有量を０．２質量％以上とすることにより、流体の浄化効果が得られ、１０質量％以下とすることにより、コストの上昇を抑制することができる。
ドラバイトの粒子とは別に水溶液から各金属を析出させる場合の水溶液中の濃度は金属粒子または金属コロイドを凝集させずに適切なサイズの混合物を得るという観点から、１×１０-4〜１５×１０-4モル/リットル、好ましくはモル/リットル程度である。還元剤は各金属塩に対して４〜２０倍当量程度になるように加える。還元反応は溶存酸素を除去するため煮沸状態で３０〜３００分程度行うのが好ましい。
還元反応終了後は必要に応じてイオン交換樹脂等を用いて未反応の金属塩および還元剤を除去することにより精製された金属コロイドの分散液が得られる。精製後の金属コロイドの分散液は必要に応じて穏やかな条件で水を蒸発させることにより、所望の濃度の金属コロイドの分散液を得ることができる。
なお、還元剤としては、ホルムアルデヒド以外にエタノールのようなアルコール類、クエン酸のようなクエン酸類、酢酸のようなカルボン酸類、ジエチルエーテルのようなエーテル類、酢酸エチルのようなエステル類、アセトンのようなケトン類等を使用することができる。
【００１０】
上記混合物の基材への担持は、ドラバイトと各金属との混合物をさらに結合剤等と混合してコーティング剤を調製し、それを基材にスプレー方式等で塗布後、結合剤を加熱硬化させることにより混合物を含む皮膜を基材上に形成させることにより行なう。
結合剤としては、微粒子状の混合物の基材への固着性、耐熱性、耐油性および耐水性（水不溶性）等の観点から、一般式Ｒ1Ｓｉ（ＯＲ2）3（式中、Ｒ1はメチル基等のアルキル基やフェニル基のような炭素数１〜８の有機基、Ｒ2は炭素数１〜５のメチル基等のアルキル基または炭素数１〜４のアセチル基等のアシル基を示す）で表されるオルガノアルコキシシランまたはＳｉ（ＯＲ2）4（式中、Ｒ2は前記に同じ）で表されるテトラアルコキシシランと一般式Ｚｒ（ＯＲ′）4（式中、Ｒ′はいずれも同一または異なり、エチル基やプロピル基等の炭素数２〜５の炭化水素残基を示す）で表されるジルコニウム化合物のどちらか少なくとも一つを用いることが好ましい（ジルコニウム化合物はテトラアルコキシシランとともに用いられる）。
オルガノアルコキシシランの具体例としては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、イソ−プロピルトリメトキシシラン、イソ−プロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３，４−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、３，４−エポキシシクロヘキシルエチルトリエトキシシランなどを挙げることができる。
これらのオルガノアルコキシシランのうち、特にメチルトリメトキシシランが好ましい。また、これらのオルガノアルコキシシランは、１種または２種以上を併用することができる。なお、かかるオルガノアルコキシシランは、酸性水媒体中で加水分解によってアルコールを遊離し対応するシラノール（加水分解物）を生成するとともに、重縮合が生起し、部分縮合物、さらには完全縮合物であるオルガノポリシロキサン化合物を生成する。
テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−イソ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシシランなどが挙げられる。これらのテトラアルコキシシランは、１種でもまたは２種以上を併用することもできる。なお、テトラアルコキシシランは、酸性水媒体中で加水分解によってアルコールを遊離し、加水分解物を生成するとともに、重縮合が生起し、部分縮合物、さらには完全縮合物である二酸化ケイ素を生成する。
【００１１】
ジルコニウム化合物の具体例としては、例えばジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラ−ｎ−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−イソ−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−ｓｅｃ−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシドなどを挙げることができる。これらのジルコニウム化合物は、１種単独で使用することも、または２種以上を併用することもできる。これらの化合物のうち、ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシドが好ましい。なお、ジルコニウム化合物は、急速に加水分解することによってアルコールを遊離し、対応するジルコニウムヒドロキシドを生ずるとともに、ヒドロキシドの生成によるヒドロオキシル置換基の重縮合が行われ、ヒドロキシドの部分重縮合物が生成し、さらに重縮合して完全縮合物であるジルコニア成分が生成する。従って、本発明におけるジルコニウム化合物とは、前記一般式で示されるジルコニウム化合物のほかに、その加水分解物または該加水分解物の部分縮合物、さらに完全縮合物をも包含するものである。かかる加水分解物または部分縮合物は、コーティング剤中で前記ジルコニウム化合物より生成したものでもよく、またコーティング剤調製の際に予め配合したものでもよい。
ジルコニウム化合物は、前記のテトラアルコキシシランと共に用いられるが、ジルコニウム化合物/テトラアルコキシシラン（質量比）は、１/５〜１/０．５が好ましい。１/５未満では、相対的にジルコニウム化合物の割合が少なく短時間に加水分解が進行しないため造膜性が悪く、一方１/０．５を超えるとジルコニウム化合物の割合が多すぎて得られるコーティング剤の保存安定性が悪化し、また加水分解が早すぎて造膜性が悪くなり、いずれも好ましくない。
【００１２】
前記コーティング剤には、通常、アルコール類および水が配合される。アルコール類は、前記オルガノアルコキシシラン等の濃度調整剤であり、さらにオルガノアルコキシシラン等が水によって加水分解された際に極度にゲル化することを防止するため、そのほか加水分解物の縮合反応を調節しながら水分を共沸留去するためのものである。
このアルコール類としては、１価アルコールまたは２価アルコールもしくはこの誘導体が使用でき、このうち１価アルコールとしては炭素数１〜５の低級脂肪族アルコールが好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソ−プロピルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコールなどを挙げることができ、またエチレングリコールもしくはこの誘導体としてはエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルなどを挙げることができる。これらのアルコール類の中で、好ましくはイソ−プロピルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルである。これらのアルコール類は、１種でもまた２種以上を併用することもできる。本発明において使用されるコーティング剤中のアルコール類の割合は、オルガノアルコキシシランを用いる場合、通常、オルガノアルコキシシランを１００質量部として、１５〜４００質量部、好ましくは４０〜２００質量部である。テトラアルコキシシランを使用する場合は、テトラアルコキシシラン１００質量部に対し、８０〜８００質量部が好ましい。
アルコール類の使用量を上記それぞれの物質に対して上記範囲とすることにより、コーティング剤が二層分離したりゲル化するのを防止し、混合物を含む皮膜の基材への密着性が低下したり、皮膜が薄くなりすぎるのを防止する。
【００１３】
コーティング剤にはアルコール類とともに水が用いられる。水は、オルガノアルコキシシラン、あるいはテトラアルコキシシランとジルコニウム化合物の加水分解に必須の成分であるとともに、粘度調節剤、乾燥速度調節剤の役割を果たすものである。この水としては、一般水道水、蒸留水、あるいはイオン交換水を用いることができる。特に、コーティング剤を高純度にする場合には、蒸留水またはイオン交換水が好ましい。本発明において使用するコーティング剤における水の割合は、オルガノアルコキシシランを用いる場合は、通常、それの１００質量部に対し、１５〜２００質量部、好ましくは４０〜１５０質量部であり、テトラアルコキシシランを用いる場合は、それの１００質量部に対して、１〜２５質量部、好ましくは１〜１５質量部である。水の使用量を、上記のそれぞれの物質に対して所定量の範囲とすることにより、オルガノアルコキシシラン等の加水分解が充分に起こらなくなるのを防止し、かつコーティング剤の安定性が悪化するのを防止する。加水分解を促進させるためには、微量の酸（硫酸等）を添加することが好ましい。
【００１４】
本発明におけるコーティング剤は、そのｐＨは２〜６．５が好ましく、ｐＨ調整のため、酸を含有してもよい。さらに、本発明による効果を損なわない範囲で、必要に応じて充填剤を添加することができる。充填剤は、得られる皮膜の化粧性の発現、皮膜の表面積の拡大による耐久性、皮膜強度の向上などの諸特性を発現させるために使用されるものである。
充填剤としては、例えば無機顔料などの非水溶性の一般的な顔料または顔料以外の粒子状もしくは繊維状の金属酸化物、炭化物、窒化物の１種または２種以上のものであり、具体的にはシリカゲル、合成ゼオライト、活性炭、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化コバルト、カオリン、合成ムライト、ジルコン（ケイ酸ジルコニウム）、炭化ケイ素、チタン酸カリウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
コーテイング剤中の固形分濃度は、通常、１０〜６０質量％、好ましくは１５〜４５質量％である。固形分濃度を１０質量％以上とすることにより得られる皮膜の厚さが薄すぎてフィルターの流体浄化効果が減少するのを防止したり、皮膜強度が低下するのを防止する。一方、６０質量％以下とすることにより、コーテイング剤がゲル化し易くなるのを防止したり、粘度が上昇して塗布しにくくなるのを防止する。また、形成される皮膜の基材への固着性が悪化するのを防止する。
【００１５】
コーテイング剤を調製する場合の混合方法は、全成分を同時に混合する方法、またオルガノアルコキシシラン等とアルコール類の混合物にドラバイト等、必要に応じて充填剤等を加え、使用時に水を混合する方法などを挙げることができる。
本発明では、前記各成分を混合した直後に使用することもできるが、全成分を混合した後、２〜７２時間、さらに好ましくは３〜２４時間熟成を行うとよい。この熟成時間を２時間以上とすることによりオルガノアルコキシシラン等の加水分解、重縮合反応が進行しにくくなるのを防止し、また反応熱が残り、基材に塗布した場合にハジキ現象が起こるのを防止する。一方、７２時間以下とすることによりオルガノアルコキシシラン等の重縮合反応が進みすぎて組成物の分散安定性が悪化したり、また得られる皮膜の密度、密着性、硬度が低下し、艶がなくなったりするのを防止する。なお、熟成は、１０〜３０℃の常温下で行うことが好ましい。
本発明において用いられるコーティング剤は、高速撹拌機、ボールミル、その他の分散機により混合および分散させ、ろ過することにより、均一な安定性の良い分散液として調製される。長時間の熟成後または静置後は混合物が結合剤やアルコール類中で沈降する場合があるので、基材に塗布する前に再度撹拌して分散させることが好ましい。
【００１６】
本発明の流体浄化用フィルターにおいて、ドラバイトを含む混合物が担持される基材は織布、不織布、網状体または多孔質体の中から選んで使用するのが好ましい。織布、不織布、網状体は従来から各種フィルターの基材として使用されているポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維およびアラミド繊維から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
本発明の流体浄化用フィルターが自動車や船舶用の燃料油や潤滑油に対して用いられる場合は耐油性の観点から、ガラス繊維、カーボン繊維またはアラミド繊維を用いることが好ましい。多孔質体は、軽量性、コスト等の観点から、従来からエアーフィルター等に使用されている樹脂加工された濾紙であることが好ましい。
【００１７】
ドラバイトを含む混合物の基材への担持はコーティング剤をスプレー、デイッピング等の方式により塗布することにより行なう。特に、液体の超微粒子発生装置を用いてスプレー方式で行なうことがドラバイト等を含む薄く均一な皮膜を形成させることができるという観点で好ましい。コーティング剤を基材に塗布して、アルコール類を蒸発させた後、１００〜４００℃で５〜１２０分加熱することにより結合剤が硬化して皮膜が形成され、ドラバイトを含む混合物が基材上に固着して担持される。
コーティング剤の基材に対する割合は、０．２〜２０質量％（乾燥皮膜換算）が好ましく、さらに好ましくは０．５〜５質量％である。基材の表面に形成される皮膜の厚みは、通常、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍ、さらに好ましくは１〜３μｍ程度である。
【００１８】
上記のようにして調製される本発明の流体浄化用フィルターはガソリンや軽油等の燃料油改質（燃費改良）用フィルター、もしくは、自動車や船舶におけるエンジン用エアーフィルター、同排気ガス浄化用フィルター、室内空気浄化用のエアーフィルター、さらには、各種水浄化用フィルターとして使用することができる。
本発明の流体浄化用フィルターによる流体浄化効果は以下のようなメカニズムにより発揮されるものと推定される。
例えば、流体浄化用フィルターを水の通り道に置いた場合、ドラバイトからの微弱電流による吸着効果を与えることができると共に、水の電気分解によりＯＨ-イオンと水の分子が結合してマイナスイオンを発生させることができることにより水を清浄化することができる。一方、空気の通り道に置いた場合は、水の電気分解と同様に、ＯＨ-イオンが空気中の水分と結合してマイナスイオンを発生させることになり、空気を清浄化することができる。
一方、流体浄化用フィルターを燃料油や潤滑油など油の通り道に置いた場合のメカニズムは以下の通りであると考えられる。
例えば、ガソリンや軽油等の燃料油においては常に分子が水素結合を形成して数十個集まっているが、水素結合以上の電気エネルギーをもつ本発明における「ドラバイトを必須成分として含み、さらに、銀、チタン、および白金から選ばれる少なくとも一つを含む混合物」と接触すると分子の塊がほぐれてくる。そして、水素結合が切断されて小さな分子の塊になるとともに、分子状酸素により自動酸化物ラジカルの発生が抑制されるか消失する。燃料油がこのような状態になると、より微細な霧化が可能となり、酸素と結合し易くなり燃焼がより促進され、結果として効率よく燃焼が進む。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明の実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[調製例１]
＜ドラバイト微粒子の調製１＞
中国天山山脈産出のドラバイト鉱石を中国桂林鉱山機器社製の粉砕                    装置、雷蒙
気流風選機を用いて粉砕し、２０００〜４０００メッシュのフィルタ                    ーを通過さ
せ、ドラバイトの微粒子４０００ｇを調製した。ドラバイト微粒子の                    最大粒子径
は５μｍであった。
＜金属コロイドの調製１＞
濃度５質量％の硝酸銀水溶液を１００ｇ調製し、これに苛性ソーダ水溶液を滴下することにより、酸化銀の懸濁液が得られた。酸化銀を沈殿させた後、上澄みを除去して純水で５回洗浄した。次いで、酸化銀にアンモニア水を加えて溶解させた後、タンニンの希薄水溶液を加えて加熱することにより赤褐色の銀コロイドが得られた。これにより銀コロイド７ｇを調製した。得られた銀コロイドの最大粒子径は１０ｎｍであった。
【００２０】
＜コーティング剤の調製１＞
オルガノアルコキシシラン（結合剤）として、イソプロピルアルコールを２０ｇ、アルコール類として、エタノールを３５ｇ、上記で調製したドラバイトの微粒子１５ｇ、銀コロイド７ｇを混合し、次いで、蒸留水を１５０ｇ添加して１０分間撹拌後、２５℃で３時間熟成させてコーティング剤１を調製した。
上記コーティング剤１の１２０ｇを株式会社アトマックス製の超微粒子発生装置ＡＭＨ４５を用いて日東工業（株）社製の燃料フィルターエレメント（基材材料：フィルター専用紙、面積３０ｍ2、厚さ０．８〜２ｍｍ、密度１５〜２５ｇ/ｍ2）の片面（燃料流入面側）にスプレーすることにより塗布した。次いで、８０℃に保持された空気循環式オーブン内で３分間加熱することにより、結合剤を硬化させてドラバイト微粒子と銀の混合物を燃料フィルターエレメントに担持させた。担持量は４ｇ/ｍ2（エレメントの有効ろ過面積）で、結合剤を含む皮膜の平均厚さは１〜２μｍ程度であると推定される。
【００２１】
〔実施例１〕
上記の燃料フィルターエレメントを２個作製して、それぞれ専用の容器に挿入したカートリッジを走行距離の異なる２台のトラック（車台番号１５１４および５１６７）それぞれのディーゼルエンジン〔日野自動車社（株）製、排気量２リットル、型式Ｊ０８Ｃ〕に装着してテストを行なった。表１（実施例１においては、バラツキを考慮して各回転数で２回測定）および表２（実施例１においては、バラツキを考慮して各回転数で３回および１５分走行後測定）に示すようにエンジンのアイドリング時（回転数５００ｒｐｍ）および回転数１５００ｒｐｍ時、２０００ｒｐｍ時における排気ガス（表中ＣＯは一酸化炭素、ＨＣは炭化水素、ＣＯ2は二酸化炭素）を分析した。その結果を表１および表２に示す。
排気ガスの分析は（社）日本自動車工業会指定の型式「JATA-CO-HC-5」の排気ガス分析装置を用いて行なった。排気ガスの採取場所は排気管の出口である。
【００２２】
〔実施例２〕
１ヵ月間（毎日８〜１０時間走行）続けて走行を行なった後に実施例１と同様の測定を行い、結果を表１および表２に示した。
【００２３】
〔実施例３〕
車台番号１５１４のトラックについて、さらに２ヵ月間（毎日８〜１０時間走行）続けて走行を行なった後、すなわち、装着３ヶ月後に実施例１と同様の測定を行い、結果を表２に示した。
【００２４】
〔実施例４〕
車台番号５１６７のトラックについて、さらに１ヵ月間（毎日８〜１０時間走行）続けて走行を行なった後、すなわち、装着４ヶ月後に実施例１と同様の測定を行い、結果を表１に示した。
【００２５】
〔比較例１〕
上記の燃料フィルターエレメントを未装着で行なった以外は実施例１と同様にテストを行なった。その結果を表１および表２に示す。
上記実施例および比較例のいずれにおいても、表１は走行距離１０４５９１ｋｍのトラック（車台番号５１６７）のエンジン、表２は走行距離８９０３０ｋｍのトラック（車台番号１５１４）のエンジンを使用した場合の結果を示す。
【００２６】
【表１】
2008264633.tif 000003
【００２７】
【表２】
2008264633.tif 000004
【００２８】
表１および表２の結果から明らかなように、本発明の流体浄化用フィルターを装着したエンジンの場合、排気ガス中のＣＯとＨＣが減少し、それに対応してＣＯ2の濃度が増加しており、燃焼効率が改善されていることがわかる。
【００２９】
〔実施例５および比較例２〕
ＪＩＳ Ｄ１６１１に基づき、本発明の流体浄化用フィルターを用いて圧力損失試験、濾過効率試験（ライフ試験）および通気抵抗試験を行なった。結果は下記の通りである。
圧力損失試験（圧力損失の単位はｋＰａ）結果
流量（リットル/分）  流体浄化用フィルター    従来品
８                    １４              １３
９                    １７              １６
１０                    ２０              １８
１１                    ２４              ２２
１２                    ２７              ２５
【００３０】
濾過効率試験結果
流体浄化用フィルター        従来品
ライフ時間          ２６．２５            ２３．７８
１１時間効率        ８７．４４            ７８．７０
２２時間効率        ８９．３２            ８０．７０
終期効率        ９０．５１            ８１．６０
濾過効率試験における流量は１０リットル/分である。濾過効率はオイルエレメントを用いてコンタミナント（擬似のゴミ）を２．７ｇ/時間の速度で添加してその圧力差が入り口と出口で１００ｋＰａに達する時間から計算した数値である。その結果、本発明の流体浄化用フィルターは従来品と比べて時間的にも効率的にも約１１％の効果が確認された。
【００３１】
圧力損失試験（圧力損失の単位はｋＰａ）結果
流量（リットル/分）  流体浄化用フィルター    従来品
８                  １４                １３
９                  １７                １６
１０                  ２０                １８
１１                  ２４                ２２
１２                  ２７                ２５
【００３２】
通気抵抗試験（通気抵抗の単位はｍｍ水柱）結果
空気流量  流体浄化用フィルター    ブランク    従来品
(ｍ3/分）
１          １４                １４      １４
２          ５２                ５４      ５２
３        １１４              １２２    １１６
４        ２００              ２１４    ２００
５        ３０４              ３２８    ３１０
６        ４３０              ４６８    ４３６
７        ５７０              ６３２    ５８２
【００３３】
上記実施例５と比較例２における結果より、本発明の流体浄化用フィルターを用いた場合は、通気抵抗が小さく、濾過効率も高いことが明らかである。
【００３４】
〔実施例６および比較例３〕
排気量１２０ミリリットルの電子制御式空冷４サイクルガソリンエンジンに本発明の流体浄化用フィルター（実施例６）または従来品（比較例３）を取り付けて７時間の連続運転（エンジンコンディションは中負荷）を行ない、正味熱効率および排気ガス（窒素酸化物、全炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素）濃度を比較測定した。データは３０分毎に記録した。なお、実施例６および比較例３いずれにおいてもエンジン運転条件を安定させるために空燃比は理論空燃比より若干濃くセットした（下記測定時の条件参照）。
正味熱効率ηはη＝［正味出力/燃料出力］×１００（％）により計算した数値である。ここで正味出力は動力計で得られた機関正味出力で、燃料出力は供給された燃料の量と低位発熱量から出力換算して求めたものであり、正味熱効率とは与えられた熱量に対してどの程度出力として得られたかを示す数値である。
排気ガス濃度は堀場製作所社製の排気ガス分析装置（ＭＥＸＡ−８１２０）を使用して測定した数値である。
【００３５】
測定時の条件は以下の通りである。
乾球温度：２０〜２２℃
湿球温度：Ｔｗ＝１５℃
実験室空気密度：１．２２
実験室湿度：約２０％（実施例６）、約５０％（比較例３）
実験室大気圧：７７０〜７７６ｍｍＨｇ
燃料比重（２５℃）：γ＝０．７８５
理論空燃比：Ａ/Ｆ＝１４．８
実験時空燃比（平均）：Ａ/Ｆ＝１３．２
低発熱量：４３．９ＭＪ/ｋｇ
エンジン回転速度：ｎ＝１０００min-1
点火時期：Ｔｉｇ＝１５deg.ＢＴＤＣ（上死点前１５度）
圧縮比：ε＝９．０
燃料圧力：Ｐｆ＝２４０ｋＰａ
アクセル開度：約６０％
正味有効圧（平均）：Ｐｍｅ＝４３０ｋＰａ
使用オイル（ＳＡＥ分類）：１０Ｗ−３０
【００３６】
なお、実施例６および比較例３においては、実験環境による影響が出ないように補正係数を求めて演算されているので、実験室大気圧、温度、湿度による影響がデータに反映されることはない。
補正係数ｋは以下の計算式で計算することができる。
ｋ＝［（標準状態大気圧−標準状態大気水蒸気分圧）/（測定時大気圧−測定時大気水蒸気分圧）］×（測定時大気乾球温度/標準状態乾球温度）1/2
また、水蒸気分圧は乾球温度と湿球温度から求めることができる。
【００３７】
各測定データをプロットしたグラフを図１に示す。
図１は実施例６および比較例３で３０分毎に測定された各数値をプロットしたグラフで、横軸はエンジン運転時間（分）、縦軸は各測定値である。
図１から明らかなように本発明の流体浄化用フィルターを使用した場合、正味燃焼効率が約５％改善されることがわかる。
なお、排気ガス中の全炭化水素濃度は本発明の流体浄化用フィルターを用いた実施例６において高い数値が得られているが、これは同フィルターを用いることにより、オイルのエンジンへの初期馴染み（浸透）が良くなるため、燃焼室側への吹き上げの影響によるものと考えられる。
このことは、本発明の流体浄化用フィルターを用いる場合はより硬いオイルを用いることができることを示唆しており、このことは、特にレース用または高い回転数のエンジンに対して有効であることを示している。上記のように、使用オイルは１０Ｗ−３０（ＳＡＥ分類）であるが、１５Ｗ以上のものを用いても問題がないことがわかる。言い換えれば、寒冷地でも１０Ｗ以下のオイルを用いなくても良いことが示唆されている。
正味燃焼効率が約５％改善されていることはオイル性能の劣化を抑制していると考えられ、０ｗ−２０のオイルを使用しても充分にオイル性能を引き出せることが示唆されている。
また、排気ガス中の窒素酸化物濃度は本発明の流体浄化用フィルターを用いた実施例６においてやや高い数値が得られているが、上記のようにオイルに馴染みが進んだ分、ブローバイガス（クランク室側への燃焼ガスの吹き抜け）が減少することによりシリンダー内温度が上昇し、その結果、燃焼効率が改善されたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の流体浄化用フィルターは自動車や船舶の燃料用フィルター、エンジン用エアーフィルターならびにエアコンディショナー用エアーフィルターまたは水や空気の浄化用フィルターとして好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例６および比較例３で３０分毎に測定された各数値をプロットしたグラフである。
【図１】
2008264633.tif 000005