JP3163576U

JP3163576U - フィルター

Info

Publication number: JP3163576U
Application number: JP2010005330U
Authority: JP
Inventors: 廣田　幸治; 幸治廣田; 比呂志間瀬
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2020-08-09

Abstract

【課題】腐食又は変色等の外観変化が生じ難く、優れた抗微生物性を有し、バスポンプの吸水口、エアコンの室内機、空気清浄機、又は水槽の濾過装置等に好適なフィルターを提供する。【解決手段】フィルター基体と、フィルター基体の表面の少なくとも一部に配置された、銅を６０原子％を超えて９０原子％以下含有し、錫を１０原子％以上４０原子％未満含有する銅−錫合金からなる層と、を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、抗微生物性を有するフィルターに関する。

流体を濾過するためのフィルターとしては、除去しようとする種類や大きさ等に応じて不織布、濾布、濾紙等が用いられている。このようなフィルターを長時間にわたって使用すると、フィルター上に堆積したゴミや埃等の異物を糧として細菌等の微生物が増殖してしまい、フィルターの孔が目詰まりしたり異臭が発生したりする。そのため、フィルター自身に抗微生物性を付与することが試みられている。

例えば、銅等の金属を含む抗菌性ゼオライトをフィルター材に混合して得られる空気清浄用フィルターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、銅又は硫化銅を含む粉状の抗菌剤を多孔質フィルター内に混在させた抗菌フィルターが提案されている（例えば、特許文献２参照）。更には、多孔質フィルター基体の表面を、抗菌活性を有する銅や錫等の金属からなる抗菌性膜で被覆した抗菌性フィルターが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

実開平１−７７８２１号公報特開平２−７８４１０号公報特開平９−３０２４５９号公報

しかしながら、特許文献１及び２で提案された抗菌フィルター等は、抗菌性の成分をフィルター基体に混合したものであるため、フィルター表面における抗菌活性は十分であるとは言えなかった。

また、特許文献３で提案された抗菌性フィルターは、水、塩水、或いは体液等と接触することにより腐食又は変色してしまい、外観変化が生ずる場合があった。また、この抗菌性フィルターの抗菌・抗微生物活性は、必ずしも満足できるものではなかった。

本考案は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、腐食又は変色等の外観変化が生じ難く、優れた抗微生物性を有するフィルターを提供することにある。

本考案は、以下に示すフィルターに関する。

［１］フィルター基体と、前記フィルター基体の表面の少なくとも一部に配置された、銅を６０原子％を超えて９０原子％以下含有し、錫を１０原子％以上４０原子％未満含有する銅−錫合金からなる層と、を有するフィルター。
［２］前記フィルター基体が、不織布、濾布、又は濾紙である前記［１］に記載のフィルター。
［３］前記銅−錫合金の付着量が０．０５〜０．５ｍｇ／ｍｍ^２である前記［１］又は［２］に記載のフィルター。

本考案のフィルターは、腐食又は変色等の外観変化が生じ難く、優れた抗微生物性を有する。このため、本考案のフィルターは、例えばバスポンプの吸水口、エアコンの室内機、空気清浄機、又は水槽の濾過装置等に取り付けられるフィルターとして好適である。

本考案のフィルターの層構成の一例を示す模式図である。本考案のフィルターをバスポンプの吸水口に取り付けた例を示す図である。本考案のフィルターをエアコンの室内機に取り付けた例を示す図である。本考案のフィルターを空気清浄機に取り付けた例を示す図である。本考案のフィルターを水槽の濾過装置に取り付けた例を示す図である。銅と錫の蒸気圧を示すグラフである。

１．フィルターについて
図１は、本考案のフィルターの層構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、本考案に係るフィルター１０は、フィルター基体２と、フィルター基体の表面に配置された銅−錫合金からなる層４とを有する。

フィルター基体は、空気や水等の流体に含まれるゴミや埃等の異物を捕捉するとともに、このような異物が除去された流体を透過させることが可能な部材である。フィルター基体の形状については特に限定されないが、通常はシート状又はフィルム状である。

このようなフィルター基体としては、不織布、濾布、濾紙等を挙げることができる。なかでも、不織布が好ましい。不織布の構成材料については特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂材料を挙げることができる。

フィルター基体がシート状である場合において、フィルター基体の厚みは、通常、０．１５〜０．８０ｍｍ、好ましくは０．１８〜０．６０ｍｍ程度である。フィルター基体が厚過ぎる場合には、圧力損失が高くなり過ぎてしまう等の不具合が生ずることがある。一方、フィルター基体が薄過ぎる場合には、流体に含まれる異物を効果的に除去できないことがある。

銅−錫合金からなる層は、本考案のフィルターに抗微生物性を付与する機能を有する。従来から、銅金属、銅に錫を配合した青銅、銅にアルミニウムを配合したアルミニウム青銅等の銅合金が、抗微生物性を有することが知られている。本考案においては、銅合金からなる層をフィルター基体の表面に配置することで、フィルター基体に抗微生物性を付与している。

フィルター基体がシート状である場合において、銅−錫合金からなる層は、フィルター基体の両面に配置（積層）されていることが好ましい。銅−錫合金からなる層がフィルター基体の両面に積層されることで、より高度な抗微生物性が得られる。

フィルター基体の表面に配置される銅−錫合金の量（フィルター基体の表面の単位面積当たりの付着量）は、０．０１〜０．１ｍｇ／ｍｍ^２であることが好ましく、０．０５〜０．５ｍｇ／ｍｍ^２であることが更に好ましい。銅−錫合金の付着量が多過ぎると、フィルターの圧力損失が増大する場合がある。一方、銅−錫合金の付着量が少な過ぎると、抗微生物性が不十分となる場合がある。

銅−錫合金は、銅を６０原子％を超えて９０原子％以下含有し、錫を１０原子％以上４０原子％未満含有する銅−錫合金である。錫の含有量が１０原子％未満であると、水、塩水、体液等との接触により腐食又は変色して外観変化が生じる場合がある。一方、銅の含有量が高いほど、抗微生物性能が向上する。なお、銅−錫合金は、銅を６３原子％以上含有するとともに、錫を３７原子％以下含有することが好ましく；錫を１５原子％以上含有するとともに、残部が実質的に銅原子であることが更に好ましい。

銅−錫合金には、前述の銅と錫の含有量をそれぞれ満たす限りにおいて、他の元素が含まれていてもよい。それにより、経済性、各種流体との親和性、フィルター基体との親和性、銅−錫合金からなる層の色調等が調整されうる。例えば、銅−錫合金には、溶融状態での蒸気圧が銅に近いアルミニウム、ゲルマニウム、ベリリウム、ニッケル、シリコン等が含有されていてもよい。また、耐食性を損なわない範囲で亜鉛、銀、ニッケル等の抗微生物性を有する他の金属が含有されていてもよい。

従来から、バルク金属材料分野において、銅に錫を加えて合金化し、耐食性を向上させることは広く行われてきた。ところが、青銅として古代より利用されている銅−錫合金における錫含有量の上限は、現在でも約１０原子％である。錫含有量が１０原子％を超える銅−錫合金は、脆性が増すため、鋳物として使われることはあるが、後に塑性加工を施されるような板材や棒材等には通常用いられない。

本考案のフィルターに用いられる銅−錫合金は、フィルター基体の表面に積層して配置されるので、錫の含有量が１０原子％を超える銅−錫合金であっても、十分な加工性や使用時の耐久性を有する。

２．フィルターの製造方法について
本考案のフィルターは、フィルター基体の表面の少なくとも一部に銅−錫合金からなる層を成膜（形成）することで製造することができる。銅−錫合金からなる層の形成方法は基本的に限定されない。物理的成膜法として、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザー蒸着法、アーク蒸着法、溶射法、溶融めっき法等があり；化学的成膜法として、電解めっき法、無電解めっき法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等を用いることができる。

これらの成膜方法のなかでも、真空蒸着法、イオンプレーティング法、及び電解めっき法が、最も生産性に優れた方法として知られている。これら３種類の成膜方法は、一般的に、いずれも合金薄膜の製造に適用するのが困難といわれている。真空蒸着法、イオンプレーティング法で合金薄膜を形成する場合、合金の各構成元素の蒸発速度が一定の比率になるように調整する必要があるが、一般に特定の温度における金属の蒸気圧は元素によって大きく異なるため、蒸発速度も大きく異なるためである。

つまり、合金蒸発源を加熱溶融させると、蒸気圧の高い元素（Ａ元素）だけが先に蒸発し、Ａ元素がほぼ蒸発しきって蒸発源の中にＡ元素がほとんど残らない状況になった後に、蒸気圧の低い元素（Ｂ元素）の蒸発速度が徐々に高まって、最後にはＢ元素だけが蒸発する。このような方法では、一定範囲の組成に制御された合金を得ることができない。なお、特開２００６−１５２３５３号公報に記載されたように、加熱により合金化を図ることも知られているが、高温を必要とするため基材の選択の自由度の観点から必ずしも好ましくない。そのため、通常は２つ以上の蒸発源を独立して用意し、それぞれの蒸発源に合金の構成元素を１種類ずつ入れて独立に加熱温度を制御して、合金構成元素同士の蒸発速度比を制御する。当然ながら、このような制御方式は、製造装置の価格上昇を引き起こす。

ところが、図６に示すように、銅と錫は、１０５０℃から１５００℃の広い範囲で非常に近い蒸気圧を有する。そのため、単一の銅−錫合金の蒸発源を用いても、銅と錫の合金蒸着膜を得ることができる。単一の銅−錫合金の蒸発源を用いれば、コストの低減が実現されるので、有利である。

但し、蒸発源の組成と蒸着膜の組成は必ずしも一致せず、双方の金属の蒸気圧以外にも溶融状態での比重など複数の因子が関係して蒸着膜の組成が決まるので、成膜した薄膜の金属組成を予見することは困難である。

本考案者らの詳細な検討の結果、銅と錫の合金系では、錫が原子数比率で１５％以上の場合には、蒸発源の組成と蒸着膜の組成が近似することが分かった。また、一般には合金蒸発源を用いて蒸着を連続的に行うと、合金のうちの一部の成分元素のみが先に多く蒸発することで、残った蒸発源の組成が元の組成からずれていくことにより、徐々に蒸着膜の組成もずれていくことが知られている。その組成のずれの大きさも、蒸着膜中の錫の原子数比率が１５％以上の場合には比較的小さくできることも、本考案者らは見出した。例えば、合金蒸着源の組成が錫の原子数比率２４〜３３％の場合に、蒸着を開始した時点での蒸着膜組成と、蒸発源を約３分の２消費した時点での蒸着膜組成とが、いずれも本考案の抗微生物性金属の組成範囲に収まっている。そのため、蒸着工程の進行中に何れかの成分金属を追加するなどの特段の追加的措置を実施しなくても、効率よく抗微生物性金属薄膜を形成することができる。

３．フィルターの使用態様について
本考案のフィルターは、流体が流入又は流出する各種機器に取り付けられた状態で使用される。本考案のフィルターが取り付けられる機器は特に限定されないが、例えば、バスポンプ、エアコンの室内機、空気清浄機、及び水槽の濾過装置等が考えられる。いずれの機器の場合も、抗微生物性（抗菌性）が求められることが多い。

図２は、本考案のフィルターをバスポンプの吸水口に取り付けた例を示す図である。バスポンプ１２は、通常、風呂の残り湯等を洗濯機１５に移すために用いられる装置である。フィルター２０は、例えば吸水口１８に装着される。

図３は、本考案のフィルターをエアコンの室内機に取り付けた例を示す図である。エアコンの室内機２２には、通常、室内の空気を取り込む吸気部２８がある。フィルター３０は、この吸気部２８に装着される。

図４は、本考案のフィルターを空気清浄機に取り付けた例を示す図である。空気清浄機３２には、エアコンの室内機と同様に、室内の空気を取り込む吸気部３８がある。フィルター４０は、この吸気部３８に装着される。

図５は、本考案のフィルターを水槽の濾過装置に取り付けた例を示す図である。熱帯魚等を飼育する水槽３５には、通常、水槽内の水を循環させて浄化する濾過装置４２が備え付けられている。フィルター５０は、この濾過装置４２の吸水口４８に装着される。

本考案のフィルターは、優れた抗微生物性を有するため、例えばバスポンプの吸水口、エアコンの室内機、空気清浄機、又は水槽の濾過装置等に取り付けられるフィルターとして好適である。

２フィルター基体
４銅−錫合金からなる層
１０，２０，３０，４０，５０フィルター
１２バスポンプ
１５洗濯機
１８，４８吸水口
２２エアコンの室内機
２８，３８吸気部
３２空気清浄機
３５水槽
４２濾過装置

Claims

フィルター基体と、
前記フィルター基体の表面の少なくとも一部に配置された、銅を６０原子％を超えて９０原子％以下含有し、錫を１０原子％以上４０原子％未満含有する銅−錫合金からなる層と、を有するフィルター。
前記フィルター基体が、不織布、濾布、又は濾紙である請求項１に記載のフィルター。
前記銅−錫合金の付着量が０．０５〜０．５ｍｇ／ｍｍ^２である請求項１又は２に記載のフィルター。