JPH09110468A

JPH09110468A - 電気石成形体およびその製造法

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Publication number: JPH09110468A
Application number: JP7268376A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kagami; 嘉矩各務; Hikohiro Sano; 彦弘佐野
Original assignee: MINO GANRYO KAGAKU KK
Current assignee: MINO GANRYO KAGAKU KK
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 1997-04-28
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: JP2710768B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気石成形体およびその製造法を提供する。【解決手段】電気石を粉砕して電気石微粉を作製し、
この電気石微粉に５００℃と電気石上限転移温度の間の
融点を持つガラス粉末を混合し、この混合物を成形し、
この成形物を上記のガラス粉末の融点以下の温度で焼成
し、電気石成形体を作成する。この焼成において、ガラ
ス粉末が焼結されると同時に、電気石粉末は焼成され
る。ガラスは、マトリクスとなり、得られた電気石成形
体において、電気石微粉はガラスマトリクス中に集積し
て存在する。好ましくは、上記のガラスは、遠赤外線放
射性物質からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気石の成形体及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気石は、ＮａＸ₃Ａｌ₆(ＢＯ₃)₃Ｓｉ₆
Ｏ₃₈(ＯＨ)₄の化学式で表される鉱物であり、鉄電気石
（Ｘ＝Ｆｅ）、リシア電気石（Ｘ＝Ｌｉ＋Ａｌ）及び苦
土電気石（Ｘ＝Ｍｇ）に大別され、相互に混晶してい
る。通常入手し易いのは鉄電気石を主成分とするもので
ある。電気石の結晶構造は、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ
₂の網目構造の中にＮａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｆｅなどのイオ
ンが配置される構造である。電気石の電気的性質につい
ては、１９８０年にピエゾ電気（圧電気）とピロ電気
（焦電気）が発見され、永久電極を有することが知られ
ている。これらの性質は、約１０００℃で消失する。ま
た、電気石は遠赤外線放射体であり、常温での遠赤外線
放射の波長は１０μｍ以上である。電気石の用途として
は、たとえば、電気石の電気的性質を利用して、合成繊
維に練り込んで静電気を除去することや、水処理に利用
し水自体を界面活性化することが試みられている。その
他にも、各種用途が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】たとえば特開平３−１
１８８９４号公報に記載された電気石粒状物は、電気石
微粉とバインダー（電気絶縁性の高いセラミック）とか
らなり、電気石微粉は、セラミックの間に埋め込まれて
いる。粒状物における電気石微粉の量は、粒状物の表面
に存在する電気石電極の数はできるだけ多くし、かつ、
互いに接触して反対電荷同士が打ち消しあうことがない
ようにするため、全体量の５〜１０％程度である。しか
し、このような従来の電気石粒状物は、たとえば界面活
性化の効果が満足できる程度ではない。したがって、各
種用途に電気石を効果的に利用するためには、さらに種
々の課題を解決することが要望されている。本発明の目
的は、さらにすぐれた性質を備えた電気石の成形体とそ
の製造法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電気石成形
体は、ガラスマトリックスと、その中に分散した３０％
以上の重量比の電気石微粉とからなる。このように多量
の電気石微粉をガラスマトリックス中に分散するので、
電気石微粉は相互に接触している。このため、電気石微
粉が直列的に配列する確率が大きい。ここで、下限値の
３０％は、マトリックス中で電気石微粉が直列配列しつ
つ分散すると思われる下限値である。なお、上限値は特
に記載していないが、ガラスマトリックスによりある程
度の強度を保持できる実用上の限界が存在し、例えば後
で説明する実施形態では約７０％強である。

【０００５】好ましくは、上記のガラスマトリックス
が、５００℃と電気石の上限転移温度との間の融点を有
するガラス粉末からなる。具体的には、ガラスマトリッ
クスは、ガラス粉末の融点より下の温度で焼結したもの
である。この焼結において、同時に電気石微粉も４５０
℃と上限転移温度との間の温度で焼成でき、マトリック
ス中の電気石の性質が改善される。この上限温度は、電
気石の結晶構造が破壊されて、電気石の所望の性質が失
われないように設定される。また、４５０℃の下限温度
は、一般炉で焼成効果が期待できる下限温度である。こ
の焼成により、電気石成形体の洗浄効果などの性質が改
善される。好ましくは、上記のガラスマトリックスが、
電気石より遠赤外線放射率が高いガラス成分からなる。
これにより、電気石成形体は、遠赤外線放射体としての
効果もさらに大きくなる。このため、たとえば、水中に
おいて使用したときの洗浄性能が増加する。

【０００６】本発明に係る電気石成形体の製造法におい
て、電気石を粉砕して電気石微粉を作製し、５００℃と
電気石の上限転移温度との間の融点を持つガラス粉末
を、この電気石微粉に混合し、この混合物を成形し、こ
の成形物を上記のガラス粉末の融点以下の温度（好まし
くは４５０℃と８００℃の間の温度）で焼結する。ここ
で、ガラス粉末の融点以下の温度で焼結するのは、電気
石焼成体の融着を防ぐ作業性のためである。焼結による
多孔性は、洗浄性能などに有用である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の実施の形態を説明する。（実施形態１）本実施形態では、選別した電気石を通常
の工業的方法を用いて粉砕可能な範囲までの粒子（中位
径１．０μｍ程度に粉砕した電気石微粉）を、４５０℃
と８００℃（電気石の上限転移温度に対応する）との間
の温度に加熱し、冷却した。具体的には、選別した電気
石砂（０.５ｍ／ｍ）を中位径１.０μｍ程度に粉砕して
微粉末を作成し、この微粉末を、電気炉で、６００℃、
７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００
℃に４時間保って焼成し、その後、徐冷した。これらの
焼成温度の異なる試料について、比較例である末焼成の
微粉末と共に、粉末Ｘ線回析を測定した。

【０００８】図１のＸ線回折図において、ａ、ｂ、ｃ
は、それぞれ、末焼成試料、８００℃焼成試料、１００
０℃焼成試料をさす。末焼成試料と８００℃までの温度
で焼成した焼成物（ａ、ｂを含む）の粉末Ｘ線回折図
は、電気石の結晶構造による回折ピークを示し、電気石
が存在することを示す。また、他の結晶構造による回折
ピークはほとんど認められない。また、そのＸ線回折角
度(２θ)およびＸ線強度がこれらの試料においてほとん
ど変わらない。これに対し、９００℃以上で焼成した試
料（ｃを含む）では、電気石の結晶構造による回折ピー
ク（２θ）を示さず、また、その強度も低く、電気石が
別の鉱物に変化していることが判った。以上に説明した
Ｘ線回析の結果から、８５０℃付近に電気石の結晶構造
が壊れる温度すなわち電気石が他の物質に転移する温度
（上限転移温度）が存在することが判明した。

【０００９】また、上記の電気石試料についての水のイ
オン化能力を調べるため、油分解能の観察を、次のよう
に行った。２３０ｍｌのポリエチレンビーカーに未焼成
試料と、６００℃、７００℃、９００℃、１０００℃で
焼成した試料の粉末１５ｇずつを入れ、水２００ｍｌ、
食用油２ｍｌを加えて、１日２回２分間ずつ撹拌し、６
カ月間油の分解度合を観察した。油分解は、乳化→ゴム
状粘性物→粘性低下→かゆ状物への順に変化していった
が、油の分解度合（速度）は、６００℃焼成、８００℃焼成＞未焼成＞９００℃焼成＞
１０００℃焼成の順に大きいことが認められた。したがって、油の分解
度合も、電気石の分解点の前後で差があることが判明し
た。

【００１０】電気石の結晶構造は、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−
ＳｉＯ₂の網目構造の中にＮａ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｆｅなど
のイオンが配置される構造になっている。加熱処理によ
り、イオンの原子価の交換（Ｆｅ²⁺→Ｆｅ³⁺など）、新
たな原子位置のズレなどによって結晶の一端での正電荷
と反対端での負電荷の増加が行われ、より高い電位の電
池ができると考えられる。加熱温度が９００℃を越える
と電気石の結晶構造は破壊され、ズレによって生じた電
位は消滅する。原料として電気石を用いても、電気石の
電気的特性を利用するものではない。なお、強乾燥（４
００℃以下の加熱）ではエネルギーが小さいので生電気
石に新たなズレを生ずるまでには至らない。従って、こ
れ以上の４５０℃から上限転移温度（８５０℃）まで加
熱操作は、個々の電気石粒子の電位を高めるために必要
である。特に、６００〜８００℃の範囲の温度での焼成
が望ましい。

【００１１】電気石は最初から永久電極を持っていると
いわれ、１説では、その理由として、変成作用によって
電気石が生成する際に、急速冷却により、その結晶の格
子構造が本来のものより歪んだままの状態になり、結晶
の両端に正負の電極を生じたものとしている。しかし、
電気石はペグマタイト末期に生成されるものが多く、徐
冷によって大きな結晶として生ずるものが多い。電極は
結晶の歪みによって生ずるが、歪みの大きさにはバラツ
キがあるはずである。そこで、電気石の電極の電荷、し
たがって、電位を高める方法の一つは、圧電性及び焦電
性を持つ電気石結晶に、大きなエネルギーを加えて結晶
構造を壊さない範囲で、結晶内に大きな変移（ズレ）を
生ぜしめることであると考えられる。変移（ズレ）の手
段としては、破砕、粉砕時の機械的熱エネルギー又は加
熱によって電気石中に含まれているＦｅ²⁺その他の元素
の原子価の変化、それに伴うイオン半径の変化、加熱、
冷却による膨張、収縮の物理的なエネルギーが考えられ
る。本実施形態では、加熱を用いて、未焼成電気石微粉
の性質を改善し、すぐれた水のイオン化能力を有する電
気石焼成体を得たものである。

【００１２】（実施形態２）本実施形態の電気石成形体
は、多量（３０％以上）の電気石微粉２とガラスマトリ
ックス（バインダー）４とからなる。図２は、焼成体中
において、ガラスマトリックス４中の個々の電気石粒子
２の直列配列を模式的に示す。この電気石成形物は、そ
の表面だけでなく、内部においても連結された電気石微
粉２により、その電位は高められ表面に集積される。ま
た、この構造の電気石焼成体を得るために、電気石を粉
砕して電気石微粉を作製し、５００℃と電気石の上限転
移温度との間の融点を持つガラス粉末を、この電気石微
粉に混合し、この混合物を成形し、この成形物を上記の
ガラス粉末の融点以下の温度で焼結する。具体的には、
焼結温度は、融着を防ぐため、融点より５０℃以上低い
温度である。得られた成形体は焼結体であり、多孔性を
要求する用途（洗浄剤など）に対しては、焼結体の方が
有利である。また、この低融点ガラスの焼結は、実施形
態１で説明した４５０℃〜電気石上限転移温度との間
（好ましくは６００〜８００℃の温度）での電気石の焼
成をも兼ねるものであり、先に説明したように、この焼
成により電気石微粉の性質を改善する。

【００１３】個々の電気石微粉２は(＋−)の電極を有す
る１個の電池であるが、電気石微粉の量が多くなれば、
個々の電気石の＋極と−極が(＋−)(＋−)(＋−)…のご
とく直列に連結するものが焼成体の内部と表面で多くな
り、電位を上げる確率が大きくなる。同時に、並列に分
布するものや、(＋−)(−＋)のように逆に接続するもの
も量に比例して多くなることは避けられない。電気石１
個の電位差は２〜１０ｅＶといわれている。実用化され
ている電池の電位は１.５Ｖ、水の電解電圧は１.０Ｖで
あり（１Ｖ≒１０¹⁹ｅＶ）、焼成体の電位をこれに少し
でも近づけるには、（i）電気石の一個一個をできる
だけ小さく粉砕し、一個当たり電池として最大量の電位
を持たせる、（ii）できるだけ多くの電気石を集合さ
せることが必要である。本実施形態では、通常の工業的
方法で粉砕可能な中位径１.０μｍ程度の電気石微粉末
２を用い、焼成体中で個々の粒子２をできるだけ多く接
続して、全体の電位が高くなるようにする。図２に図式
的に示すように、粒子２の底部の−極に次の粒子２の先
端の＋極が、また、その底部の−極に他の粒子２の先端
の＋極が接触し、多くの電気石微粉２が直列的につなが
る。中には単独に存在するもの、電気を中和してしまう
ものがあるが、全体として電圧を高めるようなつなぎ方
が多くなるようにする。このためには電気石粒子をバイ
ンダー４内に均一に分散することが必要であり、湿式法
による粉砕混合した含水土を用いる成形法を採用するこ
とが望ましい。

【００１４】ここで用いる固結用バインダーとしては、
第１実施形態に示した電気石微粉２の熱処理温度範囲に
近い５００〜８５０℃に融点を持ち、電気石と類似の成
分から成る低融点ガラス粉末（誘電率４〜８程度）を使
用した。すなわち、電気石の電位の付与の加熱と電気石
微粉の集合固結の操作を同一の温度で同時に実施できる
バインダーは、電気石と類似の組成を持つもの（ＳｉＯ
₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｎＯなど）を選ん
で、あらかじめガラス化したものの微粉末であり、熱伝
導、膨張率を電気石と同じようにして、電気石結晶のズ
レの生成が円滑にできるようになっている。このガラス
粉末は電気石粉末の多くの量（約３０％以上、約７０％
まで）を融点近くの温度で固結させることができる。こ
こで、電気石成分の上限値は、バインダーによる固結が
可能な値であり、約７０％までは固結強度が保たれる。
なお、下限値の３０％は、現在本実施形態の効果が確認
できている値であり、電気石微粉が直列に配列している
状態である。実際には、３０％より低くても使用できる
と思われる。

【００１５】次に、電気石の集合成形体の製造法につい
て説明する。電気石砂と低融点ガラス粉末を重量比で
３：７〜７：３の割合にし、これに少量の界面活性剤と
固形分と等量の水を加えてトロンミル中で十分に粉砕
し、混合する。取り出した泥漿を濾過して得た含水土
を、成形機、造粒機などにより目的とする形に成形した
後、乾燥する。次に、使用したガラス粉の融点近くの温
度で焼成し固化させる。具体的には、次のように製造す
る。選別した電気石を中位径１.０μｍ程度に粉砕した
電気石砂５０ｋｇを水５０ｌと共に１００ｋｇトロンミ
ルに入れ、２４時間粉砕する。次に、別に調整した低融
点ガラス粉末（例：ＳｉＯ₂ １.４モル、Ｂ₂Ｏ₃ １.０
モル、Ａｌ₂Ｏ₃ ０.２モル、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ
０.７５モルからなり、融点７５０℃）５０ｋｇ加え、
水を追加し、さらに２４時間粉砕を継続した。取り出し
濾過して得た含水土を、押し出し成型機によってφ９ｍ
／ｍ×長さ１０００ｍ／ｍの棒とする。これを９ｍ／ｍ
の長さに切断したものを、マルメライザーにかけ、成形
し、乾燥する。次に、サヤに入れ、７００℃で焼成し
て、φ７ｍ／ｍの粒状物を得た。

【００１６】図３は、こうして製造した粒状物（電気
石：ガラス＝７：３）の粉末Ｘ線回析図を示す。ここ
に、横軸２θはＸ線回析角度である。図において、Ｔで
示した回折ピ−クは、電気石によるものであり、電気石
が変質せずに存在していることがわかる。なお、マトリ
ックス４による回折線は、ガラス質であるためＸ線回折
ピークとしては現れていない。

【００１７】次に、この粒状焼結体の水のイオン化能力
を調べるため、油分解能を観察した。用いた試料は、電
気石とガラスの重量比を３：７、５：５、７：３の３種
類とし、上述の方法によって造粒したものである。油の
分解度合を、球状物１５ｇ宛を２３０ｍｌポリエチレン
コップに入れ、水２００ｍｌと食用油２ｍｌを加えて、
１日１回２分間撹拌し、６カ月間油の分解進行を観察し
た。この結果によれば、乳化→ゴム状粘性物→粘性低下
→かゆ状生成物の分解過程が７：３＞５：５＞３：７の順に効果的に進行すること、撹拌の時の抵抗が少なく
なること、濁度が大きくなることなどが観察できた。こ
のことは、電気石の量が多いほど油の分解が多く早く進
むことを示している。

【００１８】電気石粒状物が水に接した場合の反応機構
はつぎのように考えられる。電気石の電位が、水をＨ₂Ｏ＝Ｈ₃Ｏ⁺＋ＯＨ^- のごとくイオン化し、その電位が大きくなればイオンの
数も増える。Ｈ₃Ｏ⁺（ヒドロニウムイオン）は金属や樹
脂容器に接して電荷を失い、水中にはＯＨ^-（またはＨ₃
Ｏ₂ ^-ヒドロキシムイオン）が増加するようになる。電気
石成形体は、水の従来持っているイオン化能に新たにイ
オン化を起こさせ、Ｈ₃Ｏ⁺イオンとＯＨ^-イオンを増加
させ、(＋)イオンのＨ₃Ｏ⁺を分解、反応させて消耗さ
せ、ＯＨ^-濃度を上げる。これにより、水の洗浄性を高
め、機械部品の水洗浄などに工業上利用される。

【００１９】たとえば、容器が金属の鉄、鉄合金（ステ
ンレス）である場合、酸化は、３Ｆｅ＋６Ｈ₃Ｏ⁺→３Ｆｅ(ＯＨ)₂＋６Ｈ₂ ２Ｆｅ(ＯＨ)₂＋２Ｈ₃Ｏ⁺→２Ｆｅ(ＯＨ)₃＋２Ｈ₂ ２Ｆｅ(ＯＨ)₃＋Ｆｅ(ＯＨ)₂→Ｆｅ₃Ｏ₄＋４Ｈ₂Ｏのごとく進行する。これをまとめると、最終的には、次
の反応が起こる。３Ｆｅ＋８Ｈ₃Ｏ⁺→Ｆｅ₃Ｏ₄＋８Ｈ₂＋４Ｈ₂Ｏすなわち、Ｆｅは表面でＨ₃Ｏ⁺により酸化されＦｅ²⁺と
なり、ＯＨ^-（Ｈ₃Ｏ⁺→ＯＨ^-＋Ｈ₂）によりＦｅ(ＯＨ)₂
となる。その一部のＦｅ(ＯＨ)₂は、Ｈ₃Ｏ⁺によりさら
に酸化されてＦｅ(ＯＨ)₃となる。生成したＦｅ(ＯＨ)₃
と残部のＦｅ(ＯＨ)₂は反応して不働態のＦｅ₃Ｏ₄にな
る。そして、溶液中にはＨ₂とＯＨ^-（消化されたＨ₃Ｏ⁺
に対応する）が増加する。水中にＯ₂が溶存している場
合にはＨ₂がそれを消化してＨ₂Ｏとし、鉄の酸化を防止
する。これらの作用は、Ｈ₃Ｏ⁺イオンによる金属容器や
配管内部の不働態化と、その際に生ずるＨ₂によって水
中の溶存Ｏ₂を消化することによる赤泥生成抑制とを生
じ、特に配管内面の赤泥化防止を目的としたクーリング
タワー用水用として効果をあげることができる。また、
樹脂槽や樹脂配管を流れる水は、樹脂表面と接し、その
表面にまさつ電荷（負電荷）を与える。これを水中のＨ
₃Ｏ⁺電荷が中和するため水中にはＯＨ^-が増加する。石
鹸の洗浄作用は弱酸と強塩基の塩である石鹸が加水分解
して、ＯＨ^-を生成してアルカリ性を示し、洗浄効果を
生ずるものであるが、電気石の場合にも、ＯＨ^-を増加
させてそれと同一の作用を行うものである。

【００２０】同様の製造法を用いて、電気石とガラスと
の比を広い範囲で異ならせて粒状物を製造し、その粉末
Ｘ線回折を測定した。図４〜図８は、それぞれ、電気
石：ガラスの重量比を７：３、５：５、３：７、２：
８、１：９として製造した粒状物の粉末Ｘ線回析図を示
す。図３と同様に、横軸２θはＸ線回析角度であり、Ｔ
で示した回折ピ−クは、電気石によるものである。先に
説明した電気石：ガラスの重量比が３：７〜７：３の範
囲で電気石の存在が確認できる。他の結晶構造による回
折ピークは認められない。また、上述の範囲を超えた試
料においても電気石による回折ピークの存在が認められ
る。これらの試料の色は、組成が変化するにつれて変化
していく。試料の表面を電子顕微鏡で観察した。代表的
なものとして、図９〜図１１に、電気石：ガラスの重量
比を７：３、３：７、１：９として製造した粒状物の電
子顕微鏡写真を示す。（図中に５０μｍの白線が示され
ている。）これらの写真において、白い部分が電気石
に、黒い部分がガラスに対応する。粒状物は焼結体であ
り、いずれの試料も多孔的であることがわかる。

【００２１】（実施形態３）電気石は、遠赤外放射体で
あるが、この放射率強度をさらに引き上げるために、電
気石粉の固結に用いる低融点ガラス粉について、その遠
赤外線放射率が高いものを選んでバインダーとして使用
する。具体的には、バインダーは、通常は、珪酸−硼酸
−アルミナを骨格にし、石灰、マグネシアおよびアルカ
リを含む低融点ガラス粉末で十分であるが、さらに放射
率強度をさらに高いものにするため、珪酸−硼酸−アル
ミナに亜鉛とアルカリを主とする低融点ガラス粉末（融
点５５０℃程度）を調整した。そして、配合比を電気石
粉：ガラス粉＝１：１とし、これらの配合品を、φ５０
ｍ／ｍ、厚さ２ｍ／ｍの円板状に成形し、７００℃と５
００℃で焼成した。

【００２２】作成した電気石球状物について遠赤外線放
射率を測定した。測定は、ＦＴ−１Ｒ（ＪＩＲ−５３０
０日本電子）の黒体炉２基を備えた装置により、上記の
円板状成形物について、１４０℃の表面温度で行った。
図１２は、これらの試料の遠赤外線放射率曲線を示す。
ここで、ｄは電気石単独の試料（比較例）、ｅは石灰、
苦土、アルカリ系の低融点ガラス粉末で固結させた成形
物、ｆは亜鉛−アルカリ系低融点ガラス粉末で固結させ
た成形物をさす。このデータによれば、電気石自体
（ｄ）の遠赤外線は８μｍの波長（常温に換算すれば
２．５μｍ加えた１０.５μｍ）で放射率は黒体に対し
８０％程度であるが、石灰−苦土−アルカリ系のガラス
粉末で固化した試料（ｅ）では９０％、亜鉛−アルカリ
系ガラス粉末で固化した試料（ｆ）では９９％が達成さ
れる。また、４μｍの波長（常温換算値では６〜７μ
ｍ）の放射強度は、これらの３試料について、それぞ
れ、３０％、５０％、７５％となっている。

【００２３】電気石は元来遠赤外線放射体であるが、低
融点ガラスもそれ以上の放射強度を持つ遠赤外線放射体
であり、これで固結させることにより電気石集合体の常
温遠赤外線放射率は目立って増大する。電気石の常温に
おける遠赤外線放射の強度は若干低い（１０μｍで黒体
に対し８０％程度）が、低融点ガラス粉末で固結した時
はその放射率は１０〜１５％増加する。以上に説明した
ように、本実施形態では、電気石と類似の組成からな
り、その融点が電気石の結晶構造が壊れる温度以下にあ
る低融点ガラス粉末と、電気石粗砕物のできるだけ多い
量とを混ぜ、湿式粉砕法でできるだけ細かく粉砕して得
た含水土を成形し、ガラス粉末の融点より少し低い温度
で焼結して、天然の電気石の持つ電位と遠赤外線放射率
とを実用の範囲まで引き上げた電気石成形体を得ること
ができた。

【００２４】遠赤外線は、水に吸収されて、水のクラス
ターを小さくする作用がある。遠赤外線は放射波長と被
照射体の吸収波長が合致する場合、被照射体の分子が放
射波長を吸収して共鳴し、伸縮、変角運動を起こし、反
応し易い状態になり、同時に発熱を伴う。被照射物は水
である場合が多く、細胞もその７０％が水であるから、
これらの吸収曲線はよく研究されている。図１３は、水
の分光透過曲線（遠赤外線吸収曲線）を示すが、水は、
３μｍ、６〜７μｍ、１０μｍ以上に吸収波長を持つ。
これに対して、電気石成形体は、常温で６〜７μｍ、１
０μｍ以上の放射波長を持っている。水中に電気石成形
体を投入すれば、水は電気石の６〜７μｍ及び１０μｍ
以上の波長を吸収して分子運動を活発に行う。通常水は
３６〜３７個の分子が集合したクラスターを構成してい
るが、遠赤外線を吸収して７〜８個まで分割され、その
反応性を増すようになる。これが水に対する遠赤外線の
最大効果とされている。そして、包含している不純物の
はき出し、溶解性の増大、表面張力の減少、蒸発性の増
大などがクラスター分割の副作用として確認され、これ
らの効果を利用した用途が拓かれている。

【００２５】したがって、本実施形態の電気石成形体を
水に浸して使用する時は、その電位による水の電気分解
を主とするイオン化作用と集積体の遠赤外線の増幅され
た放射作用とを奏する。増幅された遠赤外線は、水のク
ラスターの減少に伴う効果の外に、水中に溶存する生体
有機物質（油類、アミン類）に直接放射して有機分解物
分子の分解を容易にし、電気石本来の水のイオン化によ
るＯＨ^-イオンによる石鹸作用を促進させる。すなわ
ち、本実施形態では、電気石の持つ微弱な電位を実用の
範囲にまで引き上げ、水のイオン化を促進するととも
に、もう一方の遠赤外線放射の性質を併用して、水中の
油分分解を主とする洗浄作用に効果を示す。このよう
に、電気石は、上述のイオン化作用の他に、遠赤外線に
よる水のクラスターを小さくし、反応性を高める作用が
あり、これらが相乗して水の活性化を促すものである。
このように考えれば、Ｈ₃Ｏ₂ ^-の界面活性理論を持ち出
さなくても、電気石の洗浄作用は説明できる。洗浄作用
の源となるエネルギーが電気石成形物自体の自前のエネ
ルギーによるものであることも特徴の一つである。

【００２６】電気石の用途の期待されているものに、循
環風呂（２４時間風呂）がある。これは数年前から普及
し、最近は湯の循環途中にバイオフィルター、紫外線灯
などを組込み、湯の再生、殺菌を行い老廃物の除去を行
って、常時入浴を可能にし、水の取り替えも１〜４週間
に１度という頻度にしているものである。多くのものは
途中に麦飯石、光明石、ペグマタイト鉱などの破砕物、
造粒物を充填して湯を通し、水の濾過助剤、温泉成分の
付与などを目指しているものがある。

【００２７】表１は、電気石粒状物１ｋｇを途中に充填
した循環家庭風呂（３００ｌ）の半月使用した湯（４０
℃）の水質検査の結果を示す。これによれば、湯を半月
連続使用しても、濁度は小さく、有機物質（ＣＯＤ）も
少なく、用水として特に問題とするものがないことが知
られる。

【表１】

【００２８】本実施形態の電気石成形物を上述の循環風
呂に充填した場合、次の２つの遠赤外線とイオン化の相
乗作用により、湯の再生の助剤的作用を行う。 (１) 遠赤外線が水中の湯垢成分（蛋白質、脂肪酸分解
物）の吸収波長の７〜８μｍを放射して分解を容易にす
るようにする。 (２) 電気石の電位により増加させた水のＯＨ^-により
垢成分の分解を行う。循環風呂に用いた場合の電気石のもう一つの大きな特徴
は、電気石粒に接した水中の微弱電流が入浴者の体の細
胞の電流とほぼ等しい強さであるため、人体の表面を電
気的に刺激して血流を増進させ、いわゆる湯ざめの現象
を起こしにくくすることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気石粉の末焼成試料(ａ)、８００℃焼成試
料(ｂ)、１０００℃焼成試料(ｃ)のＸ線回析図である。

【図２】電気石微粉の成形物中における配列を模式的
に示す図である。

【図３】電気石成形体(電気石：ガラス＝７：３)のＸ
線回析図である。

【図４】電気石成形体(電気石：ガラス＝７：３)のＸ
線回析図である。

【図５】電気石成形体(電気石：ガラス＝５：５)のＸ
線回析図である。

【図６】電気石成形体(電気石：ガラス＝３：７)のＸ
線回析図である。

【図７】電気石成形体(電気石：ガラス＝２：８)のＸ
線回析図である。

【図８】電気石成形体(電気石：ガラス＝１：９)のＸ
線回析図である。

【図９】電気石成形体(電気石：ガラス＝７：３)の電
子顕微鏡写真である。

【図１０】電気石成形体(電気石：ガラス＝３：７)の
電子顕微鏡写真である。

【図１１】電気石成形体(電気石：ガラス＝１：９)の
電子顕微鏡写真である。

【図１２】電気石単独の試料(ｄ)、石灰−苦土−アル
カリ系の低融点ガラス粉末で固結させた電気石成形物
(ｅ)、亜鉛−アルカリ系低融点ガラス粉末で固結させた
電気石成形物(ｆ)の遠赤外線放射曲線のグラフである。

【図１３】水の分光透過曲線(遠赤外線吸収曲線)のグ
ラフである。

【符号の説明】

２…電気石微粉、４…ガラスマトリックス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスマトリックスと、その中に分散し
た３０％以上の重量比の電気石微粉とからなる電気石成
形体。
【請求項２】上記のガラスマトリックスが、５００℃
と電気石の上限転移温度との間の融点を有するガラス粉
末からなることを特徴とする請求項２に記載した電気石
成形体。
【請求項３】上記のガラスマトリックスが、電気石よ
り遠赤外線放射率が高いガラス成分からなることを特徴
とする請求項２に記載した電気石成形体。
【請求項４】電気石を粉砕して電気石微粉を作製し、
この電気石微粉に５００℃と電気石の上限転移温度との
間の融点を持つガラス粉末を混合し、この混合物を成形
し、この成形物を上記のガラス粉末の融点以下の温度で
焼結することを特徴とする電気石成形体の製造方法。
【請求項５】上記の成形物を４５０℃と８００℃の間
の温度で焼成したことを特徴とする請求項４に記載した
電気石成形体の製造方法。