JP6977924B2 - 液体腐敗抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を殺菌するための殺菌性粒状体、殺菌性粒状体の製造方法および殺菌性粒状体を用いた液体腐敗抑制装置に関する。

金属加工機械などに使用される液体（例えば、水溶性切削油やクーラント液）に菌が繁殖すると腐敗臭が発生するため、従来から銀などを含む抗菌性物質で液体を殺菌することが行われていた。特許文献１に記載された抗菌性セラミック体は、従来の抗菌性物質の一つであり、セラミック粉と銀粉と水溶性ガラス粉との混合体を焼成することにより製造されていた。この抗菌性セラミック体を用いて液体を殺菌する際には、抗菌性セラミック体が球状に成形されて液体中に配置されていた。

特開２０１３−２３３４９２号

特許文献１に記載された抗菌性セラミック体では、液体に接触し易い表面部だけでなく、液体に接触し難い中心部にも高価な銀が用いられていたので、製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、製造コストを低減できる殺菌性粒状体およびそれを用いた液体腐敗抑制装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液体腐敗抑制装置の特徴は、液体を流すための液体流路と、前記液体流路の前記液体中に配置された複数の殺菌性粒状体とを備え、前記複数の殺菌性粒状体のそれぞれは、セラミックからなる粒状の基材と、前記基材の表面に銀含有水溶性ガラスからなる表面層とを備え、前記基材は、粉末状のセラミックで構成された粒状で表面が多孔質に形成された焼成体であり、前記表面層は、少なくとも粉末状の銀および粉末状の水溶性ガラスを含む混合物の焼成物で構成されるとともに、前記混合物が更に粉末状の白金、粉末状の酸化チタンおよび粉末状のゲルマニウムの少なくとも１つを含む粉末状のセラミックを含んで前記基材の表面からの厚さが不均一にされて同表面層の表面に０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの高低差を有する凹凸が形成されていることにある。

この構成によれば、基材が安価（銀に比べて安価）なセラミックで形成されているので、殺菌性粒状体の製造コストを低減できる。また、表面層に含まれる銀が水溶性ガラスとともに溶出して銀イオン（Ａｇ＋）となることによって液体を殺菌できる。なお、表面層の厚さは、基材表面から０．１ｍｍ〜１.０ｍｍ、より好ましくは０.１ｍｍ〜０.５ｍｍがよい。また、表面層を形成する粉末状の銀である銀粉は、硝酸銀粉が好適である。また、水溶性ガラスとは、ガラスの不規則網目構造を切断したり弱くすることで可溶性を有するガラスであり、ガラスの物理的、化学的特性を考慮して組成を調整して溶解速度が制御できるガラスである。例えば、水溶性ガラスは、ガラスの修飾酸化物の量、硼酸（ホウ酸）または燐酸（リン酸）の含有量をそれぞれ増加させて生成されるほか、ケイ酸ナトリウムからなる所謂水ガラスも水溶性ガラスに含まれる。この水溶性ガラスの粒径や使用量により、銀の溶出量、溶出スピードなどを自由にコントロールすることができる。

この構成によれば、液体腐敗抑制装置は、表面層の表面に凹凸が形成されているので、液体流路を流れる液体に対する接触面積が広くなり、高い殺菌効果を得ることができる。また、表面層の凹んだ部分を通して液体が流れ易い。

また、この場合、前記液体腐敗抑制装置において、さらに、複数の殺菌性粒状体に光を照射するための光照射装置を備え、表面層は、少なくとも粉末状の銀、粉末状の水溶性ガラスおよび粉末状の酸化チタンを含む混合物の焼成物で構成されているとよい。

この構成によれば、光照射装置から殺菌性粒状体に光が照射されると、表面層に含まれる酸化チタンが光触媒作用を発揮するので、銀の殺菌作用と相まって高い殺菌効果を得ることができる。

また、この場合、前記液体腐敗抑制装置において、前記基材は、酸化チタンを含むとよい。

また、この場合、前記液体腐敗抑制装置において、液体流路は、前記液体を貯留する液槽と、前記液槽内に配置されて前記複数の殺菌性粒状体を収容する籠体とを有しているとよい。

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本発明の一実施形態に係る殺菌性粒状体の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液体腐敗抑制装置の構成を示す正面図である。

以下、本発明に係る殺菌性粒状体および液体腐敗抑制装置について図面を参照しながら説明する。

（殺菌性粒状体１０の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る殺菌性粒状体１０の構成を示す断面図である。図１に示す殺菌性粒状体１０は、金属加工機械などに使用される液体（例えば、水溶性切削油やクーラント液）を殺菌するためのものであり、粒状の基材１２と、基材１２の表面に形成された表面層１４とを備えている。

基材１２は、セラミックによって直径６ｍｍ程度の球状に形成されている。本実施形態で使用されるセラミックは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分（９２〜９４％）とする多孔質セラミックであり、基材１２には多数の微細孔（図示せず）が設けられている。基材１２を製造する際には、主成分となるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に対して、マグネシア（ＭｇＯ）、カオリン、粘土、石灰および酸化チタンが混合され、これらの混合体が球状に成形された後に焼成される。

表面層１４は、粉末状の銀である銀粉を焼成することにより基材１２の表面に層状に形成されている。本実施形態で使用される銀粉は硝酸銀（ＡｇＮＯ_３）の粉であり、この銀粉にセラミック粉、水溶性ガラスおよびゲルマニウム粉をそれぞれ混合した混合物を焼成することにより表面層１４が形成されている。図１に示すように、表面層１４の厚さは、不均一にされており、これにより表面層１４の表面には凹凸が形成されている。

（殺菌性粒状体１０の製造方法）
このように構成した殺菌性粒状体１０の製造方法について説明する。まず、作業者は、基材１２を用意する。基材１２は、前記したように粉末状のアルミナを主材とした直径６ｍｍ程度の球体を焼成して形成される。なお、基材１２は、球状のほか、円柱状や異形の礫状などの他の形状の粒状に形成することもできる。

次に、作業者は、表面層１４を構成する混合物を用意して基材１２の表面に付着させる（混合物付着工程）。具体的には、作業者は、粒径が１０μｍ以下の硝酸銀粉を１００ｇ、粒径が１０μｍの水溶性ガラス粉（本実施形態においてはケイ酸ナトリウム）を１００ｇ、粒径が１０μｍ以下のセラミック粉（本実施形態においては、雲母）を１００ｇおよび粒径が８μｍ以下のゲルマニウム粉を２ｇずつそれぞれ用意する。この場合、各原材料粉末の割合は、殺菌性粒状体１０の仕様、すなわち、銀の溶出の程度、殺菌対象となる菌の種類や濃度などに応じて適宜選定される。なお、セラミック粉は、硝酸銀粉の重量の１０倍まで、水溶性ガラス粉は硝酸銀粉の重量の１００倍まで混合させることができる。また、ゲルマニウム粉は、硝酸銀粉の１／１００〜１／５０までの範囲で混合させることができる。

次いで、作業者は、前記各原料粉末を自動乳鉢で撹拌して混合することにより混合物を生成する。次いで、作業者は、前記混合物を基材１２の表面に付着させる。この場合、作業者は、基材１２の表面に混合物を付着させる付着剤を塗布して混合物を付着させる。付着剤としては、テレビン油、釉薬または水を用いることができる。この場合、付着剤を塗布した基材１２を混合物上でランダムに転がすことによって混合物を基材１２の表面に不均一に付着させることができる。

次に、作業者は、基材１２の表面に付着させた混合物を焼成することにより混合物の小生物からなる表面層１４を形成する（表面層形成工程）。具体的には、作業者は、混合物を付着させた基材１２を炉に入れて７００℃〜８００℃の温度で数時間加熱した後、徐冷することで混合物を焼成して表面層１４を形成する。この場合、水溶性ガラス粉としてのケイ酸ナトリウムが加熱により軟化して硝酸銀粉などの粉体のバインダーとして機能する。また、表面層１４の厚さは、基材１２の表面から０.１ｍｍ〜０.５ｍｍがよい。

（殺菌性粒状体１０の使用方法）
このように製造した殺菌性粒状体１０は、菌の繁殖を防止したい水槽や配管内に設置される。この場合、殺菌性粒状体１０は、網目や格子で形成されて通水性を確保した収容容器内に複数個収容されて水槽や配管内に設置される。この場合、殺菌性粒状体１０は、収容容器内において固定的に収容されてもよいが、好ましくは、収容容器内にて移動したり向きが変えられる程度の隙間を有して遊動可能な状態で収容されることにより殺菌効果をより向上させることができる。また、殺菌性粒状体１０の設置場所としては、工作機械における水溶性切削油やクーラント液を貯留する水槽や配管内、浴槽内や浴槽に繋がる配管内または流し台などの排水孔、水生生物を飼育するための飼育槽や浄化槽、動物飼育用または水泳用のプール、除湿器や加湿器内または洗濯機内などがある。

（殺菌性粒状体１０の殺菌効果試験）
以下には、殺菌性粒状体１０の殺菌効果試験について説明する。
［試料］
この殺菌効果試験では、上記の製造方法で製造される殺菌性粒状体１０のうち、表面層の厚さが０．１ｍｍのものを試験品１とし、表面層１４の厚さが０．２ｍｍのものを試験品２とした。また、表面層１４を構成する硝酸銀粉、セラミック粉およびゲルマニウム粉の混合物（つまり、水溶性ガラス粉のみを除いた粉体）を試験品３とした。そして、高圧蒸気殺菌処理を施した試験品１〜３のそれぞれを１０ｇずつ準備し、これらに１００ｍｌの殺菌精製水を加えたものを試料１〜３とした。

［試験方法］
培養された菌を含む１ｍｌの菌液を試料１〜３のそれぞれに接種した。菌の種類としては、クロコウジカビ胞子、大腸菌および黄色ブドウ球菌の３種類を用いた。そして、所定温度の環境下で所定時間放置した後に、残存した生菌数を測定した。この試験を各試料１〜３について２回ずつ行った。

［試験結果］
試験結果は、以下の表１〜３の通りである。

（本実施形態の効果）
上記試験結果より、試験品１〜３のいずれにおいても、優れた殺菌効果を得られることが分かった。また、試験品１および２は、セラミックからなる基材１２を含んでいるが、基材１２を有しない粉体のみで構成される試験品３と同等の殺菌効果を得られることが分かった。

本実施形態によれば、上記効果の他に以下の各効果を奏することができる。すなわち、図１に示す基材１２が安価（銀に比べて安価）なセラミックで形成されているので、殺菌性粒状体１０の製造コストを低減できる。

図１に示す基材１２が多孔質セラミックで形成されており、基材１２の微細孔に表面層１４を食い込ませることができるので、表面層１４が基材１２から剥離し難く、長期にわたって殺菌効果を保持できる。

図１に示す表面層１４の表面に凹凸が形成されているので、液体に対する接触面積が広くなり、高い殺菌効果を得ることができる。また、基材１２の表面には凹凸を形成する必要がないので、簡単に製造できる。

図１に示す表面層１４に含まれるセラミックが安価（銀に比べて安価）な増量材として機能するので、高価な銀の量を減らして殺菌性粒状体１０の製造コストを低減できる。

図１に示す表面層１４が銀と共にゲルマニウムを含んでいるので、ゲルマニウムの作用で銀の殺菌作用を高めることができ、高い殺菌効果を得ることができる。なお、このようなゲルマニウムの作用については、本件出願人の特許出願に係る特開２０１２−１１１７１０号公報に詳細に記載されている。また、セラミックと同様に、ゲルマニウムを増量材として用いることができる。

図１に示す表面層１４が水溶性ガラス粉を含んだ銀含有水溶性ガラスで構成されているため、水溶性ガラスが液体中に溶出することで表面層１４を構成する銀が次々と液体中に銀イオンとなって放出され接触することとなり、長期にわたって殺菌効果を保持できる。

（変形例）
なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、基材１２の材料となるセラミックが、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分としているが、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に代えて炭化ケイ素（ＳｉＣ）やチッ化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などを主成分としてもよい。また、基材１２の主成分に添加される物質としては、上記のマグネシア（ＭｇＯ）、カオリン、粘土、石灰および酸化チタンのうち１つ以上を選択して用いてもよいし、他の物質を用いてもよい。

上記実施形態では、表面層１４を形成する際に、銀粉に対して水溶性ガラス粉、セラミック粉およびゲルマニウム粉を混合しているが、セラミック粉およびゲルマニウム粉の少なくとも一方は省略してもよい。つまり、表面層１４は、銀粉と水溶性ガラス粉とで構成された銀含有水溶性ガラスで構成することができる。また、増量材として機能するセラミック粉は、雲母粉以外の粉体、例えば、酸化アルミナを用いてもよい。

また、表面層１４を形成する際には、銀粉に対して白金粉および酸化チタン粉のうち少なくとも１つを混合してもよい。白金粉を混合して表面層１４の一部を白金で形成すると、白金の殺菌作用と銀の殺菌作用とが相まって高い殺菌効果を得ることができる。酸化チタン粉を混合して表面層１４の一部を酸化チタンで形成すると、酸化チタンに光が照射されたときの触媒作用と銀の殺菌作用とが相まって高い殺菌効果を得ることができる。ただし、この場合には、図２に示す液体腐敗抑制装置２０のように、光照射装置２６が必要となる。

銀粉に対して白金粉および酸化チタン粉のうち少なくとも１つを混合する場合には、セラミック粉を混合する場合と同様に、これらを増量材として用いることができる。つまり、表面層１４を銀粉だけで形成する場合に比べて製造コストを低減できる。

また、表面層１４を構成する水溶性ガラスは、本実施形態においてはケイ酸ナトリウム（所謂水ガラス）で構成した。しかし、表面層１４は、水溶性を有して構成されていればよい。したがって、水溶性ガラスは、ケイ酸ナトリウム（所謂水ガラス）以外で構成、例えば、ガラスの修飾酸化物の量、硼酸（ホウ酸）または燐酸（リン酸）の含有量をそれぞれ増加させて生成することができる。この水溶性ガラスの粒径や使用量により、銀の溶出量、溶出スピードなどを自由にコントロールすることができる。なお、表面層１４は、水溶性ガラスのほかに、水溶性樹脂（例えば、水性アクリル樹脂など）などの水溶性基材で構成することもできる。

（液体腐敗抑制装置２０の構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る液体腐敗抑制装置２０の構成を示す正面図である。図２に示す液体腐敗抑制装置２０は、液体Ｑを流すための液体流路２２と、液体流路２２の液体中に配置された複数の殺菌性粒状体２４と、複数の殺菌性粒状体２４に光を照射するための光照射装置２６と、液体Ｑを循環させるためのポンプ２８とを備えている。この実施形態の液体流路２２は、液体Ｑを貯留する液槽２２ａと、液槽２２ａの液体Ｑを金属加工機械（図示省略）に与えるための供給管２２ｂと、金属加工機械（図示省略）の液体Ｑを液槽２２ａに戻すための戻り管２２ｃとを有している。そして、ポンプ２８は、供給管２２ｂに設けられており、複数の殺菌性粒状体２４は、液槽２２ａ内に配置された籠体３０に収容されている。光照射装置２６は、複数の殺菌性粒状体２４と対向するように配置されている。

図２に示す複数の殺菌性粒状体２４のそれぞれは、図１に示す殺菌性粒状体１０と同様に、セラミックからなる粒状の基材（図示省略）と、基材の表面に形成された表面層（図示省略）とを有している。表面層は、銀粉と酸化チタン粉との混合体を焼成することにより形成されている。また、表面層の厚さは不均一にされており、これにより表面層の表面には凹凸が形成されている。

図２に示す液体腐敗抑制装置２０によれば、殺菌性粒状体２４を構成する表面層の表面に凹凸が形成されているので、液体流路２２を流れる液体Ｑに対する接触面積が広くなり、高い殺菌効果を得ることができる。また、表面層の凹んだ部分を通して液体Ｑが流れ易い。さらに、光照射装置２６から殺菌性粒状体２４に光りが照射されると、表面層の酸化チタンが触媒作用を発揮するので、銀の殺菌作用と相まって高い殺菌効果を得ることができる。

なお、図２に示す液体腐敗抑制装置２０では、殺菌性粒状体２４の表面層（図示省略）が少なくとも銀および酸化チタンを含んでいればよく、表面層がさらに他の物質を含んでいてもよい。

また、上記実施形態においては、殺菌性粒状体１０は、直径が６.２ｍｍ（高低差０．１ｍｍ）、６.４ｍｍ（高低差０.１ｍｍ）で形成した。しかし、殺菌性粒状体１０は、表面に凹凸がない滑らかな表面（高低差０．１ｍｍ以下）であってもよい。

また、上記実施形態においては、殺菌性粒状体１０は、略球形に形成したが、大きさが１０ｍｍ以下の粒状体であれば球形以外の形、例えば、複雑な凹凸を有した異形形状、円柱形状または俵形状などであってもよい。

Ｑ…液体、１０…殺菌性粒状体、１２…基材、１４…表面層、
２０…液体腐敗抑制装置、２２…液体流路、２４…殺菌性粒状体、２６…光照射装置

Claims (4)

1. 液体を流すための液体流路と、
   前記液体流路の前記液体中に配置された複数の殺菌性粒状体とを備え、
   前記複数の殺菌性粒状体のそれぞれは、
   セラミックからなる粒状の基材と、
   前記基材の表面に銀含有水溶性ガラスからなる表面層とを備え、
   前記基材は、粉末状のセラミックで構成された粒状で表面が多孔質に形成された焼成体であり、
   前記表面層は、
   少なくとも粉末状の銀および粉末状の水溶性ガラスを含む混合物の焼成物で構成されるとともに、前記混合物が更に粉末状の白金、粉末状の酸化チタンおよび粉末状のゲルマニウムの少なくとも１つを含む粉末状のセラミックを含んで前記基材の表面からの厚さが不均一にされて同表面層の表面に０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの高低差を有する凹凸が形成されていることを特徴とする液体腐敗抑制装置。
   
2. 請求項１に記載した液体腐敗抑制装置において、さらに、
   前記複数の殺菌性粒状体に光を照射するための光照射装置を備え、
   前記表面層は、
   少なくとも粉末状の銀、粉末状の水溶性ガラスおよび粉末状の酸化チタンを含む混合物の焼成物で構成されていることを特徴とする液体腐敗抑制装置。
3. 請求項１または請求項２に記載した液体腐敗抑制装置において、
   前記基材は、酸化チタンを含むことを特徴する液体腐敗抑制装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した液体腐敗抑制装置において、
   前記液体流路は、
   前記液体を貯留する液槽と、
   前記液槽内に配置されて前記複数の殺菌性粒状体を収容する籠体とを有していることを特徴とする液体腐敗抑制装置。
   

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