(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌用として用いられる殺菌性銅素材であって、
２９３Ｋにおける電気抵抗と絶対零度における電気抵抗との比である残留抵抗比が５０以下となるように冷間線引き加工が施され、冷間線引き加工後の熱処理が施されないことを特徴とする殺菌性銅素材。
【請求項２】
殺菌対象は、液体であることを特徴とする請求項１に記載の殺菌性銅素材。
【請求項３】
前記残留抵抗比が４０以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の殺菌性銅素材。
【請求項４】
２９３Ｋにおける電気抵抗と絶対零度における電気抵抗との比である残留抵抗比が５０以下となるように冷間線引き加工が施され、冷間線引き加工後の熱処理が施されない銅素材を、液体に接触させて液体中の菌を殺菌することを特徴とする銅素材を用いた殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌性を有する銅素材、及び銅素材を用いた殺菌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昔から銅は殺菌性があると言われており、特許文献１には、銅イオンを利用した殺菌装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、銅の殺菌効果のメカニズム等は解明されておらず、銅を殺菌に利用する際、効果的に利用されていないのが現状である。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、殺菌特性が高く、効果的に殺菌が可能な殺菌性銅素材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、殺菌用として用いられる殺菌性銅素材であって、２９３Ｋにおける電気抵抗と絶対零度における電気抵抗との比である残留抵抗比が５０以下となるように冷間線引き加工が施され、冷間線引き加工後の熱処理が施されないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、冷間加工が施され、冷間加工後の熱処理が施されない銅素材は、高い殺菌特性を示すため、銅の使用量を少なくすることができ、効果的に殺菌することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
銅イオンが殺菌作用に重要な役割を果たしていることが知られている。銅イオンの溶出には、局部電池が関与する。したがって、銅イオンの溶出には、格子欠陥が大きく関与していると推定される。
【０００８】
（第１試験）
そこで、線径９００μｍの電気用軟銅線（JIS C3102）を線径３０μｍまで冷間線引き加工した線材（３０Ｃ）と、この線引き加工した線材を窒素雰囲気中にて３００℃で３０分間熱処理し、その後室温まで自然冷却した線材（３０Ａ）と、一般市販の電気用軟銅線（３０Ｎ）との３種類の線材を用いて、殺菌試験を行った。なお、線材３０Ｃは、冷間加工後の熱処理は施しておらず、冷間加工を施したままの線材である。
【０００９】
殺菌試験は、黄色ブドウ球菌の試験菌液に３種類の線材３０Ｃ，３０Ａ，３０Ｎを２ｇ浸漬し、試験菌液中の黄色ブドウ球菌の生菌数の時間変化を測定することによって行った。各線材でサンプルを２個使用して試験を行った。なお、比較試料として、試験菌液に何も浸漬しない場合の生菌数の時間変化も測定した。殺菌試験の測定結果を図１に示す。
【００１０】
図１に示すように、冷間加工を施したままの線材３０Ｃでは、生菌数はほぼゼロとなった。これに対して、冷間加工後、熱処理を施した線材３０Ａでは、生菌数は１００００分の１程度、一般市販の電気用軟銅線３０Ｎでは、生菌数は１０００分の１程度であった。このように、冷間加工を施したままの線材３０Ｃは、他の線材と比較して大きな殺菌効果を示した。
【００１１】
次に、上記３種類の線材３０Ｃ，３０Ａ，３０Ｎの残留抵抗比ＲＲＲ、及び銅イオンの溶出量の測定を行った。
【００１２】
残留抵抗比ＲＲＲは、室温（２９３Ｋ）での電気抵抗Ｒ２９３と絶対零度（０Ｋ）における残留電気抵抗Ｒ０との比Ｒ２９３／Ｒ０である。残留電気抵抗Ｒ０は、発熱の影響を少なくするため、冷凍機の能力（1.8W at 20K）より試料の発熱が十分小さい２×１０-5Ｗ以下の微弱電流で、室温（２９３Ｋ）から除冷して１０Ｋまで直流４端子法にて測定し、２５Ｋ以下のデータを下記近似式（１）でフィットし外挿値として求めた。
Ｒ（Ｔ）＝αＴ-5＋Ｒ０            ・・・      （１）
【００１３】
また、電気抵抗Ｒ２９３は、２７３Ｋ以上のデータを下記近似式（２）でフィットし求めた。
Ｒ（Ｔ）＝βＴ                      ・・・      （２）
ここで、上記（１），（２）式におけるα、βは温度に依存しない比例係数である。
【００１４】
残留抵抗比ＲＲＲの測定結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１に示すように、一般市販の電気用軟銅線３０Ｎでは８０、冷間加工後、熱処理を施した線材３０Ａでは１０７であった。線材３０Ａの電気抵抗比ＲＲＲの値が大きいのは、熱処理によって加工歪が解放されたためであると推定される。これに対して、冷間加工したままの線材３０Ｃでは２９と小さい値となった。これにより、線材３０Ｃでは、格子欠陥が多数存在していると推定される。
【００１７】
銅イオンの溶出量は、上記３種類の線材３０Ｃ，３０Ａ，３０Ｎを１５℃の超純水中に浸漬して２４時間放置し、溶液１０ｍｌを採取し、１５ｍｏｌ／ｌ ＨＮＯ3０．１ｍｌを加えて溶出した銅をＣｕ2+として固定した後、原子吸光法によって測定した。銅イオンの溶出量の測定結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
表２に示すように、電気抵抗比ＲＲＲが小さく格子欠陥が多数存在していると推定される線材３０Ｃでは、電気抵抗比ＲＲＲが８０以上と大きい線材３０Ａ，３０Ｎと比較して約１．５倍程度の銅イオンを溶出している。この銅イオン溶出量の測定結果は、図１にて示した殺菌試験の測定結果と整合する。
【００２０】
以上の第１試験の結果から、銅線材（銅素材）の残留抵抗比ＲＲＲを調整することによって、殺菌特性の高い材料を提供できると推定される。そこで、以下に示すように、さらなる試験を行った。
【００２１】
（第２試験）
一般市販の線径１６０μｍの電気用軟銅線（JIS C3102）を、伸線機にて線径１４０，１２０，１００，８０，６５μｍに冷間線引き加工し、試験に用いる線材を得た。得られた線材には、冷間加工後の熱処理は施していない。つまり、各線材は、冷間加工を施したままの状態である。各線材の特性を表３に示す。表３における加工率とは、線径１６０μｍの電気用軟銅線との断面積比である。なお、以下では、線径１６０μｍの電気用軟銅線を１６０Ｎ、及び線引き加工が施された線径１４０，１２０，１００，８０，６５μｍの各線材を、それぞれ１４０Ｃ，１２０Ｃ，１００Ｃ，８０Ｃ，６５Ｃと称する。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
表３に示すように、各線材の加工率は、１．３以上になり、伸び率は１．０％以下となった。したがって、加工によって格子欠陥が多数存在し、かつ加工率が大きい程、格子欠陥が多いと推定される。
【００２４】
まず、表３に示す各線材の残留抵抗比ＲＲＲの測定を行った。残留抵抗比ＲＲＲは、前記第１試験と同様に、室温（２９３Ｋ）での電気抵抗Ｒ２９３と絶対零度（０Ｋ）における残留電気抵抗Ｒ０との比Ｒ２９３／Ｒ０であり、第１試験と同様の方法によって測定した。試験結果のデータを表４に示し、そのグラフを図２に示す。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
また、線材１２０Ｃ，８０Ｃ，及び６５Ｃを窒素雰囲気中にて３００℃で３０分間熱処理し、その後室温まで自然冷却した線材（以下、それぞれ１２０Ａ，８０Ａ，６５Ａと称する）の残留抵抗比ＲＲＲの測定結果を表５に示す。
【００２７】
【表５】
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【００２８】
表４及び図２に示すように、一般市販の電気用軟銅線１６０Ｎでは８５．０であるのに対して、冷間加工を施したままの各線材では、１６０Ｎと比較して極めて小さい値となり、全ての加工率において５０以下となった。また、加工率が大きくなる程、残留抵抗比ＲＲＲは小さい値となった。このことから、冷間加工を施したままの各線材には、格子欠陥が多数存在し、かつ加工率が大きい程、より多くの格子欠陥が存在していると推定される。このことは、冷間加工後に熱処理を施すことによって、表５に示すように残留抵抗比ＲＲＲが大幅に増加することからもわかる。なお、熱処理を施した線材の残留抵抗比ＲＲＲは、全て５０を超えている。
【００２９】
次に、表３に示す各線材の銅イオン溶出量の測定を行った。銅イオン溶出量は、前記第１試験と同様に、超純水中への２４時間後の銅イオンの溶出量であり、第１試験と同様の方法によって測定した。なお、試験は、各線材の表面積を０．００２８４ｍ2の一定として行った。試験結果のデータを表６に示し、そのグラフを図３に示す。
【００３０】
【表６】
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【００３１】
表６及び図３に示すように、加工率が大きくなる程、銅イオンの溶出量は増加する傾向となった。特に、加工率６．１の線材６５Ｃにおける銅イオンの溶出量は、線材１６０Ｎの約１．５倍となった。このように、加工率が大きくなる程、つまり、電気抵抗比が小さい程、銅イオンの溶出量は多い。
【００３２】
次に、表３に示す各線材の殺菌試験を行った。殺菌試験は、表３に示す各線材の表面積を０．００２８４ｍ2の一定とし、黄色ブドウ球菌の試験菌液に浸漬し、２４時間後の試験菌液単位体積当たりの黄色ブドウ球菌の生菌数を測定することによって行った。試験開始時における試験菌液の生菌数は、３．０×１０5個／ｍｌであった。試験結果のデータを表７に示し、そのグラフを図４に示す。なお、各線材でサンプルを２個使用して試験を行い、図４のグラフには２個の試験の平均値を示す。
【００３３】
【表７】
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【００３４】
また、冷間加工後に熱処理を施した線材１２０Ａ，８０Ａ，及び６５Ａの殺菌試験結果のデータを表８に示し、そのグラフを図４に示す。
【００３５】
【表８】
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【００３６】
図４に示すように、冷間加工を施したままの各線材の生菌数は、全ての加工率において１００個以下となり、一般市販の電気用軟銅線１６０Ｎと比較して極めて少ない結果となった。また、熱処理を施した各線材と比較しても極めて少ない結果となった。このように、冷間加工を施したままの各線材は、冷間加工を施していない線材１６０Ｎ及び熱処理を施した線材１２０Ａ，８０Ａ，６５Ａと比較して、極めて高い殺菌作用を示した。これは、冷間加工を施した各線材は、銅イオンの溶出量が多いためであると推定される。
【００３７】
以上のように、冷間加工を施した線材である残留抵抗比ＲＲＲが５０以下である全ての銅線材は、残留抵抗比ＲＲＲが５０を超える銅線材と比較して極めて高い殺菌作用を示す。このことから、残留抵抗比ＲＲＲを５０以下に調整することによって、高い殺菌特性を有する銅線材を得ることができる。残留抵抗比ＲＲＲが５０を超える銅線材では、高い殺菌作用は発揮されず、残留抵抗比ＲＲＲが５０以下である銅線材と同等の殺菌作用を発揮させるには、相当表面積の大きな、つまり大量の銅線材が必要となる。
【００３８】
また、図２及び図４からわかるように、加工率が２．０以上、つまり残留抵抗比ＲＲＲが４０以下である銅線材の生菌数は、残留抵抗比ＲＲＲが４０を超える銅線材と比較してより高い殺菌作用を示している。このことから、残留抵抗比ＲＲＲを４０以下に調整することが好ましく、より高い殺菌特性を有する銅線材を得ることができる。
【００３９】
以上の本実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００４０】
冷間加工が施され、冷間加工後の熱処理が施されない銅線材は、高い殺菌特性を示すため、この銅線材を微生物や細菌が存在する液体に浸漬、又はそのような液体が通る流路にフィルターとして配置等することによって、つまり液体に接触させて使用することによって、液体中の菌を効率良く殺菌することができる。したがって、従来と比較して銅の使用量を少なくすることができ、経済的であり効果的に殺菌することが可能となる。
【００４１】
また、銅線材は、殺菌対象に接触する表面積が大きく、殺菌対象が液体である場合には銅イオンが効率良く液体中に溶出するため、殺菌性銅素材として好ましい。しかし、本発明に係る殺菌性銅素材は、銅線材に限るものではなく、銅板等でも冷間加工を施すことによって高い殺菌特性を発揮する。
【００４２】
また、本発明に係る殺菌性銅素材の殺菌対象は、銅イオンが溶出可能な液体であることが好ましい。しかし、水分を含んだ気体中の菌を殺菌する場合にも用いることができる。
【００４３】
また、以上の実施の形態では、冷間加工として線引き加工によって銅素材に対して格子欠陥を多数発生させると説明したが、本発明における冷間加工は線引き加工に限定されず、その他の加工方法を用いることも当然可能である。
【００４４】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る殺菌性銅素材は、浄水器、加湿器、空気清浄機、及び医療機器等に設けられる殺菌用のフィルターに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】生菌数の時間変化を示すグラフ図である。
【図２】加工率に対する残留抵抗比の変化を示すグラフ図である。
【図３】加工率に対する銅イオン溶出量の変化を示すグラフ図である。
【図４】加工率に対する生菌数の変化を示すグラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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