(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源からの水に被水可能な水周り機器であって、
被水可能な表面に光触媒を含んでなる層が設けられてなり、
当該光触媒層の表面に残水として付着する水にケイ酸重合抑制剤を添加する手段を有し、前記ケイ酸重合抑制剤が酸性度の高い水溶液であることを特徴とする、水周り機器。
【請求項２】
前記酸性度の高い水溶液が、前記残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５に調整可能な水溶液である、請求項１に記載の水周り機器。
【請求項３】
前記酸性度の高い水溶液が、さらに金属イオンを含んでなる、請求項１または２に記載の水周り機器。
【請求項４】
前記ケイ酸重合抑制剤が給水源から供給される水に予め添加される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水周り機器。
【請求項５】
その表面に残水が残り、それが乾燥すると水垢となる可能性のある部材表面において水垢の固着を抑制する方法であって、当該部材表面に光触媒を含んでなる層が設けられてなり、当該光触媒層の表面の残水にケイ酸重合抑制剤を添加することを少なくとも含んでなり、前記ケイ酸重合抑制剤が酸性度の高い水溶液であることを特徴とする、方法。
【請求項６】
前記酸性度の高い水溶液が、前記残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５に調整可能な水溶液である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸性度の高い水溶液が、さらに金属イオンを含んでなる、請求項５または６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成された水垢が容易に除去可能な、その表面に光触媒層を有する水回り機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗面台、トイレ、浴室などの水周りの機器は、表面に残った残水の乾燥によって水垢が生成、付着して、表面が汚れ、かつその水垢はしばしば強固に付着しているので取り除くことが難しい。そのような水垢汚れを防止するため、水周り機器に適用する水から水垢成分となるカルシウムイオンやマグネシウムイオンを予め除くという考え方がある（例えば、特開２００４−２７０１８５号公報（特許文献１））。しかし、水垢の生成は抑制されるが、時に装置が大掛かりになり、またコストがかさむため、その利用可能性は限定的である。また、ケイ酸成分による水垢はマグネシウムやカルシウムより固着し易く、取り除くのがより困難であるが、この特許公報ではケイ酸成分への言及はない。
【０００３】
特開平７−１３６６６０号公報（特許文献２）には、酸性水（ｐＨ４〜６）を水周り機器の殺菌に利用することが提案されている。しかし、この特許文献において水垢防止は述べられていない。
【０００４】
また、近年、基材上に光触媒層を設け、光触媒の分解活性および親水化活性により基材表面を清浄化する技術が、水回り機器を含め広範に用いられている。例えば、特開平９−７８６６５号公報（特許文献３）には、酸化チタンを含んだ層が形成された便器が開示されている。この便器にあっては、光照射により励起された光触媒である酸化チタンの分解作用および親水化作用により、表面が浄化される。
【０００５】
しかしながら、本発明者らの得た知見によれば、ケイ酸成分による水垢は、光触媒層の表面に付着するとその外観を損なうのみならず、光触媒層の分解作用および親水化作用をも消失させるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７０１８５号公報
【特許文献２】特開平７−１３６６６０号公報
【特許文献３】特開平９−７８６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、今般、光触媒層上においてケイ酸の重合を抑制することで生成した水垢が極めて容易に除去できる、例えば軽くふきとることで除去できる、との知見を得た。そして、ケイ酸成分による水垢が光触媒層上に形成されると、光触媒活性を減少または消失させるが、この水垢が除去されると、減少または消失した光触媒活性が回復することの知見もまた得た。ケイ酸の重合を抑制する具体的手段の一つは水の酸性度を高めることである。さらに、この生成された水垢が容易に除去できるとの効果は、金属イオンの存在によってさらに強化される。本発明はこれら知見に基づくものである。
【０００８】
従って、本発明は、生成した水垢が極めて容易に除去できる、その表面に光触媒層を有する水回り機器の提供をその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、本発明による水回り機器は、給水源からの水に被水可能な水周り機器であって、被水可能な表面に光触媒を含んでなる層が設けられてなり、当該光触媒層の表面に残水として付着する水にケイ酸重合抑制剤を添加する手段を有することを特徴とするものである。
本発明の一つの態様によれば、前記ケイ酸重合抑制剤は酸性度の高い水溶液であり、より具体的には酸性度の高い水溶液は上記残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５に調整可能な水溶液である。
本発明の別の態様によれば、上記の酸性度の高い水溶液はさらに金属イオンを含んでなる。
また、本発明の別の態様によれば、その表面に残水が残り、それが乾燥すると水垢となる可能性のある部材表面においてその部材と強固に固着する水垢を抑制する方法が提供され、この方法は、当該部材表面に光触媒を含んでなる層が設けられてなり、当該光触媒層の表面の残水にケイ酸重合抑制剤を添加することを少なくとも含んでなることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】酸性水生成装置３によって酸性度が調整され、さらに金属イオン添加装置４によって金属イオンが添加された上水が便器等の機器１に塗布手段６により適用される水回り機器の概念図である。ここで機器１の表面には、光触媒層１１が形成されてなり、その光触媒層中の光触媒を光励起させる光（好ましくは紫外線）照射装置７が設けられている。
【図２】電解酸性水生成装置２１によって電解されて得られた酸性水に、金属イオン添加槽２２において金属イオンが添加され、当該酸性水が便器等の機器１に塗布手段６により適用される水回り機器の概念図である。ここで機器１の表面には、光触媒層１１が形成されてなり、その光触媒層中の光触媒を光励起させる光（好ましくは紫外線）照射装置７が設けられている。
【図３】実施例の水垢形成試験で用いられた装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
定義
本明細書において、「給水源からの水に被水可能な水周り機器」とは、給水源からの水が供給され、その水によって所定の作業・動作がなされた後、その表面に供給された水が残り、そのまま水が乾燥すると水垢がその表面に残る可能性のある機器を意味する。さらに、本発明にあっては、後記する、残水として付着する水にケイ酸重合抑制剤を添加する手段を有する限りにおいて、その機器の本来の機能には水は必須とされないが、給水源からの水がその表面に至り、その水が残り、そのまま水が乾燥すると水垢がその表面に残る可能性のある機器をも意味する。これら機器の具体例としては、手洗い、流し、洗面化粧台、食器洗い機、トイレのビデ装置、股間部洗浄装置、トイレの洗浄装置に加え、洗面所または浴室の内壁、洗面所または浴室で用いられる鏡、ガラス部材などが挙げられる。特に、本発明は、水がケイ酸を含み、このケイ酸を含んだ水垢がその表面に残る可能性のある機器に好ましく適用される。
【００１２】
本発明による水周り機器の、被水可能な表面には、光触媒を含んでなる層（光触媒層）が設けられてなる。この光触媒層は、光励起によって分解作用および／または親水化作用を有するものとなる。このような作用を有する光触媒は公知であり、また部材上に光触媒層を形成する方法は公知である。従って、本発明よる水周り機器の光触媒層は、これら公知の光触媒および方法に従って設けることができる層を意味し、また今後当業者に光触媒層として理解される層を意味する。さらに、光触媒に加えてその活性を改善あるいは改良するために他の成分が添加された層も、本発明において光触媒層という。光触媒層を形成する公知の方法としては、特開平９−７８６６５号公報（特許文献３）、ＷＯ９６／２９３７５などが挙げられる。
【００１３】
ケイ酸重合の抑制
本発明は、本発明者らの得た、水垢のケイ酸の重合を抑制することで生成した水垢が極めて脆弱となり容易に除去できるとの知見に基づく。ケイ酸の重合を抑制すると、水垢の付着力も弱くなり、生成した水垢が軽く拭きとることであるいは掃除用洗剤と併用することにより容易に除去できるとの利点も得られる。
【００１４】
生成した水垢が容易に除去できるとの本発明の効果が得られる理由は以下の通りと考えられるが、これは仮定であり、本発明はこれに限定されるものではない。通常、残水中の水分が蒸発する過程でケイ酸濃度が増加するとケイ酸の重合が促進されて、コーヒーステイン現象（液滴中の溶媒の蒸発によって溶質が液滴の外郭へ流動しリング状に堆積する現象）が起き、強固な水垢を形成すると考えられる。ここで、残水中のケイ酸の重合の進行を抑制すると、水分が蒸発する過程で溶質濃度が増加してもコーヒーステイン現象が起こらず、溶媒が中央方向に流動する現象が観察された。そして生成した水垢は、基材との密着力も小さく、剥離し易いものであることが確認された。また、生成した水垢が容易に除去できるとの本発明による効果は、水がカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンを含む場合にも得られる。従って、通常の上水を利用する水回り機器に本発明は有利に適用できる。
【００１５】
さらに、水垢は触媒層の表面に付着するとその外観を損なうのみならず、光触媒層の分解作用および親水化作用をも減少あるいは消失させる。しかしながら、本発明によれば、水垢が除去されると光触媒作用は回復する。さらに、再度、水垢が生成し光触媒活性が減少あるいは消失しても、水垢を除去すれば光触媒作用は再び回復する。従って、本発明による水周り機器は、長期にわたりその外観を容易に清浄に保つことができる。
【００１６】
本発明の一つの好ましい態様によれば、ケイ酸の重合の抑制は、水回り機器の光触媒層の表面の残水の酸性度を高めることで好ましく実現できる。より好ましい態様によれば、残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５（好ましくはｐＨ２．０〜５．０）とすることで、ケイ酸の重合が抑制され、その結果、水垢を抑制でき、さらに生成した水垢も極めて容易に除去できる。高い酸性度の水中に溶存するＳｉＯ２は、モノマーまたはダイマーのような重合度の低い状態で主に存在するため、水分が蒸発しても重合が抑制されるものと考えられる。
【００１７】
従って、本発明にあっては、水周り機器の光触媒層の表面に残水として付着する水にケイ酸重合抑制剤を添加することで、水垢の容易な除去を実現する。水周り機器の光触媒層の表面に残水として付着する水に添加されるケイ酸得重合抑制剤の具体例は、酸性度の高い水溶液であり、より具体的には残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５、好ましくはｐＨ２．０〜５．０に調整可能な水溶液である。好ましい下限はｐＨ３．０である。本発明において、ケイ酸重合抑制剤は、水回り機器に供給される水に予め添加されて残水に存在させる態様であってもよく、また水回り機器の表面に残水が形成される前または後に供給される態様のいずれであってもよい。
【００１８】
残水の酸性度を高めるための水溶液は、その酸性度を制御可能なものであれば限定されないが、酸の水溶液がその好ましい例としてあげられ、具体的には硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、酢酸、グリコール酸、クエン酸、シュウ酸、乳酸、ギ酸などが挙げられ、より好ましくは、カルシウムイオンやマグネシウムイオンと不溶性の塩または水への溶解度が低い塩を形成しない酸が好ましいという観点から、硝酸と塩酸が挙げられる。
【００１９】
また、残水の酸性度を高めるための水溶液の別の例としては、電解によって生成された酸性水が挙げられる。
【００２０】
金属イオンの添加
本発明の好ましい態様によれば、ケイ酸重合抑制剤に加えて、金属イオンを添加することで、より有効に水垢の容易な除去が実現できる。生成した水垢において、金属イオンはケイ酸（ＳｉＯ２）分子の間に介在し、洗浄等により水が供給されると金属イオンが溶出し、ケイ酸凝集体をより脆弱化させ、容易に除去できるようになると考えられる。光触媒の活性を復活させ維持させるためには、金属イオンの添加が好ましい。本発明において好ましい金属イオンとしては、Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋などが挙げられ、ｐＨ依存せず安定して存在でき、光触媒の活性をよりよく復活させ維持させることができ、また水質基準において特に規定されていないＡｌ3＋が好ましい。添加量は、残水に対し０．１ｐｐｍ程度とされ、好ましくは１．０〜５．０ｐｐｍ程度である。
【００２１】
水回り機器
本発明による水回り機器の具体的な構成を図面を用いて説明する。図１は、水回り機器の概念図であり、例えば図中、機器１が便器、手洗い、流しを表し、その表面に光触媒層１１が形成されており、この光触媒層中に光触媒を光励起する光（好ましくは紫外線）照射装置７が設けられてなる。図中１０が、給水手段およびケイ酸重合抑制剤を添加する手段である。上水が図中のＡよりバルブ２を介して酸性水生成装置３に供給される。酸性水生成装置３において上水の酸性度が調整されて、その後に機器１に供給され残水となったときにケイ酸の重合が抑制されるように制御される。さらにこの図面の構成にあっては、酸性度が調整された上水に、金属イオン添加装置４により、金属イオンが添加される。これら一連の動作および酸性度の調整は、制御装置５によって制御される。その後上水は、塗布装置６によって機器１の表面に適用される。ここで機器１が便器である場合、この塗布装置６は、股間部洗浄装置、ビデ装置、あるいは別に設けられたトイレの洗浄装置を兼ねていてもよい。この場合、便器には排泄された尿または便の洗浄ための上水が別途供給される。
【００２２】
図２は、本発明の別の態様の水回り機器の具体的な構成を表す。図中２０が給水手段およびケイ酸重合抑制剤を添加する手段である。図１と共通する構成については同一の参照番号が付されている。上水が図中のＡよりバルブ２を介して電解酸性水生成装置２１に供給される。ここで上水は電解され、酸性水とアルカリ性水とされ、酸性水は図中のＢの経路に、アルカリ性水は図中のＣの経路にそれぞれ排出される。酸性水は次に金属イオン添加槽２２に送られ、金属イオンが添加される。これら一連の動作および酸性度は、制御装置５によって制御される。その後上水は、ポンプ手段２３によって吸い上げられ、塗布装置６によって機器1の表面に適用される。なお、経路Ｃのアルカリ性水は図中Ｄにおいて排出されるが、そのまま排水として下水に流されても良く、また本発明の水垢抑制の効果を阻害しない範囲において便器に供給されて排水とされてもよい。
【００２３】
図１および図２における機器１が便器である態様を例に、本発明における水垢の生成抑制並びに光触媒層の機能の回復について説明する。機器１の光触媒層１１は、その光触媒活性により表面は親水性を呈する。使用者が便器を利用する前に、酸性水生成装置３または２１および金属イオン添加装置４または金属イオン添加槽２２を作動させずに、塗布装置６から上水を噴霧する。するとこの上水は、便器の表面が親水性であることで容易に水膜を形成する。この水膜によって汚物は便器表面に固着せず、便器の洗浄によって排泄される。ここで上水が乾燥すると、便器表面に強固に固着するケイ酸成分が重合化した水垢が形成されてしまうが、便器表面に付着した残水が乾燥する前に、塗布装置６から、酸性度が調整され。好ましくはケイ酸成分重合抑制剤となる金属イオンが添加された上水を、この残水に噴霧添加すると、水垢の重合が抑制される。重合が抑制された水垢は、便器の清掃で容易に除去できる。これにより光触媒層の光触媒作用は回復し、この光触媒の作用により清浄な表面が維持される。
【００２４】
さらに、本発明の水回り機器の具体的構成として、例えば特開２００４−９２２７８号公報に記載の機能水吐出のための構成を改変の上利用することも可能である。
【００２５】
水垢固着抑制方法
さらに上記説明から明らかなように、本発明によれば、その表面に光触媒を含む層を有してなる部材において水垢の固着を抑制し、かつ光触媒層の光触媒活性を維持する方法であって、当該部材は、光触媒層の表面に残水が残り、それが乾燥すると水垢となる可能性のある部材であり、当該部材表面の残水にケイ酸重合抑制剤を添加することを少なくとも含んでなることを特徴とする方法が提供される。すなわち、この方法にあっては、部材表面に残水が残り、それが乾燥すると水垢となる可能性のある場合に、当該残水にケイ酸重合抑制剤を添加する。この態様において、ケイ酸重合抑制剤は好ましくは酸性度の高い水溶液であり、より好ましくは酸性度の高い水溶液は上記残水の酸性度をｐＨ１．５〜５．５に調整可能な水溶液である。この態様にあっても、上記の酸性度の高い水溶液はさらに金属イオンを含んでなることができる。この方法は、その表面に残水が残り、それが乾燥すると水垢となる可能性のある場合において広く適用できる。従って、本発明による方法によれば、多様な部材表面において、水垢の部材表面への固着を抑制することが、さらに生成した水垢も極めて容易に除去できるとの利点が得られる。従って、本発明による方法は極めて応用範囲の広いものとなる。
【実施例】
【００２６】
本発明を以下の例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００２７】
光触媒タイル
以下の実験例で使用したタイルは、ＴｉＯ２およびＺｒＯ２を含んでなるコーティング液をスプレーコーティングで塗布し、７５０℃の温度で焼成して得た、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２が８０/２０の組成の上層と、同７５／２５の組成の下層の二層構造からなる光触媒層を釉薬層上に形成したタイルである。
ｐＨ調整水および酸性電解水
通常の水道水に硝酸（試薬特級  和光純薬工業株式会社製）を添加し、ｐＨを１〜６に調整した溶液をｐＨ調整水とした。用いた水道水の水質分析結果を表１に示す。また、この水道水中の溶性ケイ酸（Ｓｉ０２）濃度は、ＩＣＰ分析の結果、１３．２６ｐｐｍであった。
【表１】
0005304911.tif 000002
【００２８】
金属イオン添加ｐＨ調整水
硝酸アルミニウム九水和物（和光純薬工業株式会社製）を水道水に溶解し、アルミニウムイオン濃度が１０００ｐｐｍになるように調整した溶液をアルミニウムイオン原液とした。このアルミニウムイオン原液を、ｐＨ調整水で希釈し、アルミニウムイオン濃度（０．５，１．０，３．０，５．０ｐｐｍ）とｐＨ（ｐＨ３．５〜５）を各々調整した溶液をアルミニウムイオン添加ｐＨ調整水とした。
【００２９】
水垢形成試験
図３に示される装置を用いて、次のように行った。まず、タイル３０の表面に、水源３１より、バルブ３２を開き、洗浄用吐水口３３からシャワー状に水道水３４を、５秒間吐水した。これによりタイル表面に水膜を形成した。それから２５秒後、バルブ３５を開き、水源３１の水を金属イオン含有酸性水生成手段３４に導入し、噴霧ノズル３５より酸性水を５秒間噴霧する。ここで、金属イオン含有酸性水生成手段３４は、電解槽とその下流側に形成した金属イオン溶出手段により形成される。その後２５分間放置し、水垢を形成させる。このサイクルを所定回繰り返す。この間、図示していない紫外線照射手段により、常に紫外線をタイルに表面に照射し続ける。
【００３０】
摺動試験
ラビングテスター（太平理化工業株式会社製）を使用して、以下の方法で行う。タイルを酸性洗剤に５分間浸漬後、不織布スポンジであるスコッチブライト（ＳＳ−７２Ｋ  住友３Ｍ株式会社製）を２ｃｍ角に切断したものを、両面テープを用いて不織布の部分が摺動面に当たるようにヘッドに接着したあと、蒸留水で濡らした。次いで、荷重条件：５０ｇ／ｃｍ２で１０回数摺動した。なお、上記荷重条件での１０回数の摺動は、通常の便器掃除の条件に相当する。
【００３１】
光触媒活性評価試験
ＪＩＳ  Ｒ−１７０３−２「ファインセラミックス−光触媒材料のセルフクリーニング性能試験方法−第２部：湿式分解性能」に従って行った。
【００３２】
実施例１
上記タイルについて、光触媒活性評価試験を行い、そのメチレンブルー分解活性を調べた。次にこのタイルに、図３に示す試験装置を用いて水垢形成試験を行った。すなわち、上記アルミニウムイオン添加ｐＨ調整水を、１日２０回、２５分間隔でタイルに付着させ、水垢を付着させた。その後、上記摺動試験を行った。摺動試験後、再度光触媒活性評価試験をタイルについて行った。その結果は、表２に示されるとおりであった。
【表２】
0005304911.tif 000003
【符号の説明】
【００３３】
１    機器
２    バルブ
３    酸性水生成装置
４    金属イオン添加装置
５    制御装置
６    塗布装置
７    光照射装置
１０、２０    給水手段及びケイ酸重合抑制剤添加手段
１１    光触媒層
２１    電解酸性水生成装置
２２    金属イオン添加槽
２３    ポンプ手段
【図１】
0005304911.tif 000004
【図２】
0005304911.tif 000005
【図３】
0005304911.tif 000006