(57)【要約】【課題】本発明の目的は、水中の菌及びウイルスの繁殖を抑制することができ、しかも水の汚染が容易に確認され得る水処理設備を提供することにある。【解決手段】本発明に係る水処理設備１は、内部に水２が収容され得る空間３が形成され、前記空間３と外部とを仕切る隔壁４を備える容器５と、前記隔壁４の、前記空間３側の面を覆う水処理材６とを備える。前記隔壁４が、透明な有機樹脂から形成され、且つ、前記隔壁４の、波長３６０ｎｍの光の透過率が、１０％以下である。前記水処理材６が可視光応答型光触媒を含有する。【選択図】図１
2013176731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水が収容され得る空間が形成され、前記空間と外部とを仕切る隔壁を備える容器と、
前記隔壁の、前記空間側の面を覆う水処理材とを備え、
前記隔壁が、透明な有機樹脂から形成され、且つ、前記隔壁の、波長３６０ｎｍの光の透過率が、１０％以下であり、
前記水処理材が可視光応答型光触媒を含有する水処理設備。
【請求項２】
前記可視光応答型光触媒が、金属化合物を担持する金属酸化物を含有し、前記金属化合物が、銅化合物、白金化合物及び鉄化合物から選ばれる少なくとも一種を含み、前記金属酸化物が、酸化チタン及び酸化タングステンから選ばれる少なくとも一種を含む請求項１に記載の水処理設備。
【請求項３】
前記空間内の水を流動させることができる流動手段を備える請求項１又は２に記載の水処理設備。
【請求項４】
前記流動手段が、前記空間内の水を加熱することができる加熱手段である請求項３に記載の水処理設備。
【請求項５】
前記隔壁の、外部側の面を覆う光触媒層を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水処理設備。
【請求項６】
前記隔壁の、外部側の面に撥水処理が施されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中に含まれる菌類等を除去するための種々の水処理設備が、提供されている。例えば特許文献１には、紫外線透過性ガラス内管と、この内管の外側に硬質ガラス製外管を配置し、両ガラス管の上下両端を密閉して、前記内管と外管との間に流水部を形成すると共に、前記流水部の上下に夫々溝の入口又は出口を設けたユニットを、上下に配置すると共に、前記内管の内側に両ユニットに共通に殺菌ランプを配置することで浄水器用紫外線流水殺菌装置を構成することが開示されている。特許文献２には、イオン交換能を有する吸着剤を含む微多孔体を備えた吸着体と、中空糸膜モジュールとを有する浄水器が開示されている。
【０００３】
しかし、上記のような浄水器等により浄化された水からは、塩素化合物等のような菌やウイルスを不活性化させるための物質が除去されているため、細菌、ウイルス等により汚染されやすい。このため、浄化後の水がタンクなどに貯留される場合には、この水が細菌、ウイルス等により汚染される危険性がある。特に、水道のインフラが整備されていない地域では、水を屋外の貯水タンクに一旦貯留することが多く、このような場合、水中に細菌、ウイルス等が多く含まれる可能性がある。また、水中に細菌等が発生することで水が汚染されても、それが認識されずに飲用等に供される危険性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２２２７６６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３２３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水中の菌及びウイルスの繁殖を抑制することができ、しかも水の汚染が容易に確認され得る水処理設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水処理設備は、内部に水が収容され得る空間が形成され、前記空間と外部とを仕切る隔壁を備える容器と、
前記隔壁の、前記空間側の面を覆う水処理材とを備え、
前記隔壁が、透明な有機樹脂から形成され、且つ、前記隔壁の、波長３６０ｎｍの光の透過率が、１０％以下であり、
前記水処理材が可視光応答型光触媒を含有する。
【０００７】
本発明において、前記可視光応答型光触媒が、金属化合物を担持する金属酸化物を含有し、前記金属化合物が、銅化合物、白金化合物及び鉄化合物から選ばれる少なくとも一種を含み、前記金属酸化物が、酸化チタン及び酸化タングステンから選ばれる少なくとも一種を含むことが、好ましい。
【０００８】
本発明に係る水処理設備が、前記空間内の水を流動させることができる流動手段を更に備えることが、好ましい。
【０００９】
前記流動手段が、前記空間内の水を加熱することができる加熱手段であることも好まし。
【００１０】
本発明に係る水処理設備が、前記隔壁の、外部側の面を覆う光触媒層を更に備えることも好ましい。
【００１１】
本発明において、前記隔壁の、外部側の面に撥水処理が施されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器に光が照射されると、水処理材が抗菌抗ウイルス活性を発揮することで、容器内の水における菌及びウイルスの繁殖が抑制され、更に、外部から透明な隔壁を介して容器の内面及び容器内の水が容易に視認される。更に、容器の軽量化が可能となると共に、容器の隔壁が水処理材の光触媒作用によって劣化されることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施形態の概略を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の一部の断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態を示す一部の断面図である。
【図３】本発明の第三の実施形態の概略を示す断面図である。
【図４】実施例１及び比較例１における、容器内の水の中の一般雑菌数の経時変化を調査した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一の実施形態］
本発明に係る水処理設備１の第一の実施形態を、図１を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態では、水処理設備１は、容器５、水処理材６、光触媒層９、及び流動手段７を備える。容器５の内部には水２が収容され得る空間３が形成されている。また、容器５は、空間３と容器５の外部とを仕切る隔壁４を備える。隔壁４は、透明な有機材料から形成される。水処理材６は、隔壁４の、空間３側の面を覆うように設けられている。水処理材６は、可視光応答型光触媒を含有する。
【００１６】
図１（ａ）に示されるように、本実施形態における容器５は、水２を貯留することができるタンクである。
【００１７】
容器５の隔壁４は、透明な有機材料から形成されるため、容器５の内部が、容器５の外側から容易に視認され得る。このため、容器５を見る者が容器５内の水２の汚染状況を容易に確認することができる。また、容器５を見る者が容器５内の汚れを容易に確認することができ、それにより、例えば容器５内を清掃すべき時期を判断することができる。更に、容器５の軽量化が可能となり、このため、容器５の設置が容易となる。
【００１８】
また、隔壁４の、波長３６０ｎｍの光の透過率は、１０％以下である。このため、水処理材６中の可視光応答型光触媒が紫外線によって過剰に活性化されることが抑制される。このため、隔壁４が光触媒作用によって劣化することが抑制される。特に、隔壁４が有機樹脂から形成されている場合に、隔壁４の劣化が効果的に抑制される。
【００１９】
また、隔壁４の、波長４２０ｎｍの光の透過率が、７０％以上であることが好ましく、特に４００〜６００ｎｍの範囲の全体に亘って、可視光の透過率が、７０％以上であることが好ましい。
【００２０】
隔壁４の好ましい材質としては、ポリメチルメタクリレート樹脂等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが、挙げられる。また、隔壁４における波長３６０ｎｍの光の透過率を１０％以下とすることは、例えば隔壁４にＵＶ吸収剤を含有させたり、隔壁４をＵＶ吸収性の材料でコーティングしたりするなどの、公知の手段によって達成され得る。
【００２１】
また、本実施形態では、容器５には、容器５内の空間３に水２を供給するための供給口１０と、容器５内の空間３から水２を排出するための排出口１１とが、形成されている。排出口１１には、この排出口１１を開閉するためのコック１２が設けられている。
【００２２】
尚、上記の通り本実施形態における容器５は水２を貯留するためのタンクであるが、容器５の用途はこれに限られない。すなわち、内部に水２が収容される空間３が形成されるのであれば、容器５の形状並びに用途は特に制限されない。例えば容器５が、その内部を水２が流通するパイプであってもよい。
【００２３】
水処理材６は、図１（ｂ）に示すように、隔壁４の、空間３側の面を覆うように設けられる。このため、容器５内に水２が供給されると、この水２が水処理材６に接触する。
【００２４】
水処理材６は、可視光応答型光触媒を含有する。可視光応答型光触媒は、可視光によって活性化されることで光触媒作用を発現する光触媒である。水処理材６が可視光応答型光触媒を含有するため、この水処理材６に光が照射されると、この水処理材６が抗菌抗ウイルス活性を発揮する。
【００２５】
このように水処理設備１が水処理材６を備えると、容器５の外部から透明な隔壁４を透過した光が水処理材６に照射されることで、水処理材６が光触媒作用を発揮する。このため、容器５内の水２に菌及びウイルスが繁殖することが、抑制される。
【００２６】
水処理材６が含有することができる可視光応答型光触媒としては、金属化合物を担持する金属酸化物が挙げられる。この場合の金属化合物は、銅化合物、白金化合物、及び鉄化合物から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。また、金属酸化物は、酸化チタン及び酸化タングステンから選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このような可視光応答型光触媒は、可視光が照射されることで高い光触媒作用を発揮し、このため高い抗菌抗ウイルス活性を発揮する。
【００２７】
水処理材６は更にバインダーを含有してもよい。この場合、水処理材６が容器５の隔壁４上に容易に固定されるようになる。水処理材６がバインダーを含む場合、水処理材６は、例えばバインダーからなる母相に可視光応答型光触媒が分散している構造を有する。水処理材６の表面には、この水処理材６中の可視光応答触媒の少なくとも一部が露出していることが好ましい。バインダーは、有機系のバインダーと無機系のバインダーのうち、いずれでもよい。特に無機系のバインダーが使用される場合、無機系のバインダーは光触媒作用によって劣化されにくいため、水処理材６の耐久性が高くなる。
【００２８】
有機系のバインダーの例としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が、挙げられる。アクリルウレタン樹脂が用いられる場合には、例えばアクリルポリオール樹脂、架橋剤（イソシアネート樹脂）、及び可視光応答型光触媒を含有する混合液が成形されることによって、水処理材６が形成される。
【００２９】
また、無機系のバインダーの例としては、シロキサン系の無機質樹脂が挙げられる。シロキサン系の無機質樹脂が用いられる場合には、例えば加水分解性ケイ素化合物（テトラエトキシシラン、その加水分解物等）、及び可視光応答型光触媒を含有する混合液が成形されることによって、水処理材６が形成される。
【００３０】
水処理材６中での可視光応答型光触媒の割合は、水処理材６に対して４０質量％以上９６質量％以下の範囲であることが好ましい。
【００３１】
水処理材６の厚みは、特に制限されないが、容器５の外部から隔壁４を介して空間３内の水２が充分に視認され得るためには、０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示されるように、光触媒層９は、隔壁４の、外部側の面を覆うように設けられる。光触媒層９は、光触媒を含有する層である。光触媒としては、酸化チタン、酸化タングステン等が、挙げられる。
【００３３】
光触媒層９は、更にバインダーを含有することが好ましい。この場合、光触媒層９は、例えばバインダーからなる母相に光触媒が分散している構造を有する。光触媒層９の表面には、この光触媒層９中の光触媒の少なくとも一部が露出していることが好ましい。バインダーは、有機系のバインダーと無機系のバインダーのうち、いずれでもよい。特に無機系のバインダーが使用される場合、無機系のバインダーは光触媒作用によって劣化されにくいため、光触媒層９の耐久性が高くなる。
【００３４】
有機系のバインダーの例としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が、挙げられる。アクリルウレタン樹脂が用いられる場合には、例えばアクリルポリオール樹脂、架橋剤（イソシアネート樹脂）、及び光触媒を含有する混合液が成形されることによって、光触媒層９が形成される。
【００３５】
また、無機系のバインダーの例としては、シロキサン系の無機質樹脂が挙げられる。シロキサン系の無機質樹脂が用いられる場合には、例えば加水分解性ケイ素化合物（テトラエトキシシラン、その部分加水分解物等）、及び光触媒を含有する混合液が成形されることによって、光触媒層９が形成される。
【００３６】
光触媒層９中での光触媒の割合は、光触媒層９に対して２０質量％以上７５質量％以下の範囲であることが好ましい。
【００３７】
光触媒層９の厚みは、特に制限されないが、容器５の外部から隔壁４を介して空間３内の水２が充分に視認され得るためには、０．０５μｍ以上１μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００３８】
このように水処理設備１が光触媒層９を備えると、隔壁４に汚染物質が付着してもこの汚染物質が光触媒により光触媒作用によって分解されやすくなる。このため、隔壁４が汚れにくくなり、それにより、隔壁４を清掃する手間を削減しても、隔壁４の良好な光透過性を長期に亘って維持することができる。そうすると、水処理材６への光の照射が阻害されにくくなり、このため水２の中の菌及びウイルスの繁殖が長期に亘って抑制される。更に、隔壁４を介して外部から容器５の内部が視認され得る状態が、長期に亘って維持される。
【００３９】
尚、後述する第二の実施形態のように、本実施形態において、隔壁４の、外部側の面に、撥水処理が施されることも、好ましい。
【００４０】
流動手段７は、容器５内の水２を流動させる機能を有する。本実施形態に係る水処理設備１は、流動手段７として、水２にせん断力を加えることでこの水２を攪拌する攪拌手段１８を備える。攪拌手段１８は、例えば適宜の攪拌機からなる。本実施形態では、攪拌手段１８は、容器５に取り付けられているモータ１４、容器５内に配置され、且つモータ１４によって回転させられるシャフト１５、シャフト１５に取り付けられている攪拌翼１６、及びモータ１４に電力を供給する電源部１７を、備える。電源部１７は例えば適宜の電源回路を備える。この攪拌手段１８が作動すると、攪拌翼１６が回転することで水２にせん断力が加えられ、このため容器５内の水２が流動する。このため、容器５内の水２が水処理材６に接する機会が増え、これにより、水２の中の菌及びウイルスの繁殖が更に抑制される。
【００４１】
尚、流動手段７は、容器５内の水２を流動させる機能を有するのであれば、攪拌手段１８には限られない。例えば後述する第三の実施形態のように、流動手段７として、攪拌手段１８に代えて、容器５内の水２を加熱することができる加熱手段８が採用されてもよい。
【００４２】
本実施形態に係る水処理設備１では、容器５に光が照射されると、水処理材６が抗菌抗ウイルス活性を発揮するため、容器５内の水２における菌及びウイルスの繁殖が抑制される。この作用は、流動手段７が容器５内の水２を流動させることで、更に促進される。更に、外部から容器５の隔壁４を介して容器５の内面及び容器５内の水２が視認されるため、容器５を見る者は容器５内を洗浄すべき時期を容易に判断することができ、また、容器５内の水２の汚染状態を視認により容易に確認することもできる。
【００４３】
更に、隔壁４の外面が汚れにくいため、隔壁４の外面の清掃等のメンテナンスの手間を削減しつつ、容器５内の水２における菌及びウイルスの繁殖を長期に亘って抑制することができる。
【００４４】
［第二の実施形態］
本実施形態では、水処理設備１は、容器５、水処理材６、及び流動手段７を備える。この容器５、及び流動手段７の構成は、第一の実施形態の場合と同じ（図１（ａ）参照）であるため、これらの図示、及び説明を省略する。
【００４５】
水処理材６は、図２に示すように、隔壁４の、空間３側の面を覆うように設けられる。水処理材６の構成は第一の実施形態の場合と同じであるため、その説明を省略する。
【００４６】
更に、本実施形態では、図２に示されるように、隔壁４の、外部側の面に、撥水処理が施されている。本実施形態では、撥水処理としては、隔壁４の、外部側の面上に、撥水性を有する層（以下、撥水層１３という）を形成する処理が施されている。すなわち、本実施形態では、水処理設備１は、隔壁４の、外部側の面を覆う撥水層１３を備える。
【００４７】
撥水層１３は、例えば適宜の親油性の基を有する無機質樹脂から形成される。例えば撥水層１３がアルキルアルコキシシランの加水分解縮合物から形成されることが、好ましい。この場合のアルキルアルコキシシランの一例としては、メチルトリメトキシシランが、挙げられる。この場合、例えばアルキルアルコキシシランとその部分加水分解物とのうち少なくとも一種を含有する混合液が成形されることによって、撥水層１３が形成される。
【００４８】
撥水層１３の厚みは、特に制限されないが、０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４９】
このように隔壁４に撥水処理が施されていると、隔壁４に汚れが付着しにくくなる。そのため、隔壁４を清掃する手間を削減しても、隔壁４の良好な光透過性を長期に亘って維持することができる。そうすると、水処理材６への光の照射が阻害されにくくなり、このため水２の中の菌及びウイルスの繁殖が長期に亘って抑制される。更に、隔壁４を介して外部から容器５の内部が視認され得る状態が、長期に亘って維持される。
【００５０】
［第三の実施形態］
本発明に係る水処理設備１の第三の実施形態を、図３を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態では、水処理設備１は、容器５、水処理材、光触媒層、及び流動手段７を備える。容器５、水処理材６、及び光触媒層９の構成は、第一の実施形態と同じであるため、これらの説明を省略すると共に、水処理材及び光触媒層の図示を省略する。
【００５２】
本実施形態では、水処理設備１は、流動手段７として、第一の実施形態における攪拌手段１８に代えて、容器５内の水２を加熱することができる加熱手段８を備える。加熱手段８は、容器５内の空間３に配置されるヒータ１９と、このヒータ１９の動作を制御する制御部２０と、この制御部２０へ電力を供給する電源部２１とを、備える。制御部２０は適宜の制御用回路を備え、電源部２１は適宜の電源回路を備える。この加熱手段８が作動すると、ヒータ１９の周囲で水２が加熱されることで、容器５内の水２に対流が生じ、すなわち、容器５内の水２が流動する。このため、容器５内の水２が水処理材６に接する機会が増え、これにより、水２の中の菌及びウイルスの繁殖が更に抑制される。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
容器として、アクリル樹脂製の透明な隔壁から構成される、円筒状の、容量１Ｌのタンクを用意した。この容器の上部に供給口を形成し、容器の側面の下部には排出口を形成し、更に排出口を開閉するコック（ストップバルブ）を設けた。この容器の隔壁の光透過率を、株式会社日立ハイテクノロジーズ製の分光光度計（型式Ｕ−４１００）を用いて測定したところ、波長３６０ｎｍの光の透過率は０％、波長４２０ｎｍの光の透過率は９０％であった。この容器内に、イソプロピルアルコールを流し入れてから乾燥させた。またこの容器の外面を、イソプロピルアルコールを含んだ脱脂綿で拭いた。これにより、容器を清浄化した。
【００５４】
可視光応答型光触媒分散体（白金化合物担持酸化チタンゾル、石原産業株式会社製、品番：ＭＰＴ−４２７）と、エチルシリケートの部分加水分解縮合物を含有する分散体（コルコート株式会社製、品名：エチルシリケート４８）とを、固形分質量比率で７５：２５の割合で混合することで、混合液を得た。容器内に混合液を流し入れてから容器内の混合液を流し出す操作を、数回繰り返すことで、隔壁の内面上に混合液を付着させた。この混合液を１００℃で３０分間加熱することで硬化し、これにより、隔壁の内面上に、厚み１．０μｍの水処理材を形成した。
【００５５】
また、光触媒分散体（酸化チタンゾル、石原産業株式会社製、品番；ＳＴＳ−０１）と、エチルシリケートの部分加水分解縮合物を含有する分散体（コルコート株式会社製、品名：エチルシリケート４８）とを、固形分質量比率で１：１の割合で混合することで、混合液を得た。この混合液を、容器の隔壁の外面に向けてエアースプレーで塗布した。続いて、隔壁の外面上の混合液を１００℃で３０分間加熱することで硬化させた。これにより、隔壁の外面上に光触媒層を形成した。
【００５６】
以上により、水処理設備を得た。
【００５７】
［実施例２］
実施例１において、光触媒層を形成せず、それに代えて、次の手法により撥水層を形成した。
【００５８】
メチルトリメトキシシラン（信越シリコーン株式会社製、品番ＫＢＭ−１３）とメチルアルコールとを、３：９５の質量比で混合することで、混合液を得た。この混合液を、容器の隔壁の外面に向けてエアースプレーで塗布した。続いて、隔壁の外面上の混合液を１００℃で３０分間加熱することで硬化させた。これにより、隔壁の外面上に撥水層を形成した。
【００５９】
以上により、水処理設備を得た。
【００６０】
［比較例１］
実施例１で用いた容器と同じ構成を有する容器を、水処理材、光触媒層、及び撥水層を設けることなく、そのまま水処理設備とした。
【００６１】
［抗菌試験］
実施例１及び比較例１で得られた水処理設備を用い、次に示す試験をおこなった。
【００６２】
常温の屋内実験室内で、５００ｍｌの水（純水）を、開放系で１週間放置した。続いて、この水を、水処理設備の容器内に入れてから、直ちに、この容器に照度１０００ｌｘの光を照射した。この状態で容器を放置した。
【００６３】
容器内に水を入れた直後の、水の中の一般雑菌数を、３Ｍ社のＡＣペトリフィルム培地を用いて測定したところ、１．０×１０4ｃｆｕ／ｍｌ以上であった。また、容器内の水の中の一般雑菌数の経時変化を調査した。この結果を図４のグラフに示す。尚、このグラフにおいて、横軸は容器に水を入れた時点からの経過時間を、縦軸は菌数を、それぞれ示す。この結果に示されるように、実施例１では、時間の経過に従って、容器内の菌の数が減少した。このため、実施例１で得られた水処理設備を用いることにより、容器内の水での菌の繁殖を抑制することができることが、確認できた。
【符号の説明】
【００６４】
１    水処理設備
２    水
３    空間
４    隔壁
５    容器
６    水処理材
７    流動手段
８    加熱手段
９    光触媒層
【図１】
2013176731.tif 000003
【図２】
2013176731.tif 000004
【図３】
2013176731.tif 000005
【図４】
2013176731.tif 000006