フィルターエレメント
【課題】通液時の差圧が小さく濾材の目詰りを少なくしても高い殺菌効果を発現し、そのうえ、耐水性を有し、被処理液体に対する銀の溶出が極僅かで耐久性・寿命が長く、尚且つ加工が簡単でコストが安いフィルターエレメントを提供することを可能とする。
【解決手段】本発明にかかるフィルターエレメント１０は、周側面に貫通孔１２ａを備え少なくとも一端が開口された円筒状のコア１２の外周側面上に撚糸１４ａを巻装することで濾材層１４を形成したフィルターエレメント１０であって、撚糸１４ａが、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、濾材層１４の平均孔径が、２０〜９０μｍである。
【解決手段】本発明にかかるフィルターエレメント１０は、周側面に貫通孔１２ａを備え少なくとも一端が開口された円筒状のコア１２の外周側面上に撚糸１４ａを巻装することで濾材層１４を形成したフィルターエレメント１０であって、撚糸１４ａが、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、濾材層１４の平均孔径が、２０〜９０μｍである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀の殺菌作用を利用する事により被処理液体中の微生物を捕捉殺菌・除去して、微生物の繁殖・増殖を防止することができるフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、農業分野から飲料・食品製造分野に至る食品の製造過程において、用水や液状原材料に含まれる微生物除去が不可欠であり、農業分野における作物病害の発生防止、生食用野菜の洗浄水の微生物汚染と安全性確保、飲料・食品製造分野における原水、食品材料の安全性確保には、液中に混入する微生物の殺菌が不可欠であり、殺菌剤投与、濾過、加熱、紫外線処理等の技術が取り入れられてきた。農業分野の養液栽培は、高品質・高収量が得られる栽培技術であり、年間１０％の面積で増加し、多くの大型の植物工場で取り入れられている栽培技術でもある。しかし、循環する培養液中に植物病原菌が侵入した場合、施設全体に病原菌が蔓延し大きな被害となることから、オゾン殺菌装置、紫外線殺菌装置による殺菌技術が研究されてきた。しかし、これらの殺菌技術は、培養液の変成をもたらし、鉄欠乏症等作物に発育障害が発生する欠点がある他、装置コストが高く、電源が必要となる他、一般農家が導入には難しい現状にある。また、飲料・食品製造分野においても、処理量に見合った殺菌装置は、装置コストが高く、特に既存ラインの改造には手間が掛り簡単には導入出来ていない現状にある。
【０００３】
銀は、微生物に対して高い殺菌効果があるが、高等動物に対しては毒性が低く安全な殺菌資材である。水溶液中では、ｐｐｂの濃度で殺菌効果を示すほか、銀原子との接触によっても微生物に対して高い殺菌力を発揮する。この原理を利用して、銀イオンを溶液中に放出して微生物を殺菌する原理を応用した製品が開発され、農業分野に利用されているが、銀イオンを多量に溶出する資材では、高い殺菌効果が得られる反面、植物に対して銀による生育障害を発症する問題がなる。また、溶液の種類によっては、溶出速度が早いため、耐久性に問題が有りコストが掛る欠点がある。一方、飲料・食品製造分野に於いては、銀イオン濃度がＷＨＯ（世界保健機関）の基準である５０ｐｐｂを上回る可能性が有り使用出来ない欠点がある。
【０００４】
これらを解消する手段として被処理液体をフィルタに通液し、銀表面に液を接触させて殺菌する接触型の殺菌フィルタの提案・製品化の試みが行われている。製品化されているものとしては、銀を無機系物質に坦持して紙と共にシート状にして濾材とし円筒状に組み込んだフィルタがある。また、銀メッキ繊維を使用した液体フィルタとしては浴槽用として外部管と内部管の間に銀メッキ繊維を詰めたフィルタ、銀メッキ繊維で作製した不織布にプリーツ加工を施して外部管と内部管の間に濾材として設置したフィルタ、銀メッキ繊維を含む紐を使用して作った糸巻きフィルタが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−７１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者のフィルタは濾材に紙を使用しているため、濾材孔径が１０μ以下と小さく通液時の差圧が大きいため、ポンプ等装置に対する負担が大きかった。また、このフィルタシステムでは、プレフィルタを用いているにもかかわらず目詰りが早く、濾材自体の耐水性がないことと相まって、耐久性・寿命に大きな問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献１で開示されているフィルタでは、耐久性のある銀メッキ繊維を使用しているものの、外部管と内部管の間に銀メッキ繊維を詰めたフィルタでは、繊維同士の絡合が弱いため、繊維が流出する問題や繊維の偏りによる通液時の差圧上昇や目詰りを起こす問題があった。また、不織布にプリーツ加工を施して濾材としたフィルタでは、製造の際の加工に手間が掛るうえ、銀メッキ繊維の歩留りも悪く、フィルタを構成する部品点数も多くなるため、コストが嵩む問題がある。さらに、銀メッキ繊維を含む紐を用いて作った糸巻きフィルタでは、単に銀メッキ繊維を糸巻きフィルタの濾材に使っただけでは、通液時の差圧および目詰りの問題を解消して高い殺菌効果を発現するフィルタを得ることができなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、通液時の差圧が小さく濾材の目詰りを少なくしても高い殺菌効果を発現し、そのうえ、耐水性を有し、被処理液体に対する銀の溶出が極僅かで耐久性・寿命が長く、尚且つ加工が簡単でコストが安いフィルターエレメントを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、周側面に貫通孔を備え少なくとも一端が開口された円筒状のコアの外周側面上に撚糸を巻装することで濾材層を形成したフィルターエレメントであって、撚糸が、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、濾材層の平均孔径が、２０〜９０μｍの範囲にある、フィルターエレメントである。
請求項２に記載の発明は、銀がメッキされた有機繊維が、銀鏡反応による無電解メッキによりメッキされた、請求項１に記載のフィルターエレメントである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるフィルターエレメントは、通液時の差圧が小さいためポンプ等装置に対する負担が少なく、目詰りが少ない上に耐水性が有り、対象液に対する銀の溶出が極僅かで耐久性・寿命が長く、尚且つ加工が簡単でコストが安く、利便性が高いため使用者が簡単に導入出来るという利点がある。さらに、本発明にかかるフィルターエレメントでは、農業分野の用水中の有害微生物の殺菌除去が可能となり、養液栽培における作物病害の発生防止、農作物収穫物洗浄用水殺菌による市場病害の防止等、有害微生物による危害を防止し生産の安定化に寄与する。また、飲料・食品製造分野に於いては、原水、溶液状食品加工材料を濾過することにより、食品の微生物汚染を防止して、その安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明にかかるフィルターエレメントの一実施形態を示す一部を破断した斜視図解図である。フィルターエレメント１０は、コア１２を含む。コア１２は、フィルターエレメント１０の中心に配され、後述する濾材層１４を内側から支持するものである。コア１２は、ポリプロピレン，ポリエチレンや、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなどのフッ素樹脂等のプラスチックから形成されている。その形状は、図１に示すように、その一端が開口された円筒状をしている。また、コア１２の周側面には、貫通孔１２ａが多数設けられている。これにより、被処理液体がコア１２の外周側面から内側に流入し、開口部分からスムースに吐出できるように構成されている。なお、図１の実施形態では、コアの一端にのみ開口部分を設けたものを示したが、本発明ではこれに限らず、両端に開口部分を設け、外周側面から流入してきた被処理液体を両端部の開口部分から吐出するように構成されてもよい。
【００１１】
コア１２の外周側面上には、濾材層１４が形成されている。濾材層１４は、コア１２の外周側面を覆うように撚糸１４ａを巻装させて形成する。撚糸１４ａは、耐水性を備えた有機繊維と銀がメッキされた有機繊維（以下単に「銀メッキ繊維」と称す。）との混合繊維からなる。耐水性の有る有機繊維としては、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維等の合成有機繊維を単独または２種以上組み合わせて使用することができる。銀メッキ繊維としては、銀メッキが可能で耐水性の有る材料からなる繊維が適用可能であり、たとえば、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリイミド繊維等の合成有機繊維を単独または２種以上組み合わせて使用することができる。
【００１２】
有機繊維に銀メッキする方法としては、無電解メッキ、真空蒸着メッキのいずれもが適用可能であるが、銀のメッキ量が多くてもメッキが安定しており生産性も優れている点で無電解メッキ法を用いるのが好ましい。さらに無電解メッキ法の中でも、有機繊維に対するメッキの接着強度が高く銀の溶出が極僅かとなり、その結果、耐久性・寿命の向上を図れる点で、銀鏡反応による無電解メッキ法を用いるのがさらに好ましい。銀のメッキ量は、繊維重量に対して５〜４０重量％の範囲でメッキされるのが好ましい。これは、メッキ量が５重量％より少ないと、耐久性・寿命に問題が有り、他方、４０重量％を越えると繊維に屈曲性が無くなり加工性が問題になる他、メッキした銀が剥離する可能性があるためである。また、銀メッキ繊維を撚糸１４ａに含有させる割合は、５〜５０重量％の範囲とするのが好ましい。これは、５重量％より少ないと被処理液体が通液した時に銀メッキ繊維に接触する機会が少ないため殺菌効果の発現が乏しく、他方、５０重量％を越えると銀イオン濃度がＷＨＯ（世界保健機関）の基準である５０ｐｐｂを上回る可能性が有り、飲料・食品製造分野では使用出来ない他、コストも嵩むという問題があるためである。
【００１３】
撚糸１４ａを作製する方法としては、撚糸１４ａの繊維にクリンプ（縮れ）が多く残る紡毛紡績を用いることが好ましい。これは、撚糸１４ａの繊維にクリンプが多く残っていることで、濾材層１４を通液する被処理液体に乱流が発生し、これにより被処理液体が効率的に銀メッキ繊維と接触し、高い殺菌効果を発現させるためである。
【００１４】
濾材層１４の平均孔径は、２０〜９０μｍの範囲となるように調整する事が好ましい。これは、平均孔径が２０μｍより小さいと通液時の差圧が大きいためポンプ等装置に対する負担が大きく、プレフィルタを用いても目詰りが早いため、耐久性・寿命に大きな問題があるためである。他方、９０μｍを越えると、通液させた時に被処理液体中の菌が銀メッキ繊維に接触する前に濾材層１４を通過する可能性が高くなるためである。なお、平均孔径の調整は、撚糸１４ａの繊維径、番手数、撚糸１４ａをコア１２の外周側面に巻装する密度の調整することで行われればよい。
【００１５】
本発明にかかるフィルターエレメント１０は、上述の構成により、通液時の差圧が小さく目詰りが少ないにもかかわらず、銀メッキ繊維に被処理液体が高効率で接触するため、高い殺菌効果を発現することができる。また、耐水性を備え銀の溶出が極僅かなことにより耐久性・寿命に優れている。さらに、製造加工が簡単なのでコストが嵩まない。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。尚、各実施例のコア１２は共通して、外周側面に多数の貫通孔を備えた高さ１０インチ、外径３６ｍｍの円筒状のものを使用した。そして、このコア１２の外周側面にそれぞれ撚糸１４ａを巻装して各実施例のフィルターエレメントとした。
【００１７】
実施例１では、銀メッキ繊維の基材となる有機繊維として単糸繊度２．２ｄｔｅｘのアクリル繊維を用いた。このアクリル繊維を無電解メッキ法によりメッキの割合が１５重量％となるように銀をメッキして銀メッキ繊維とした。なお、本実施例で用いた無電解メッキ法は、銀鏡反応による無電解メッキである。具体的なメッキ手順を説明すると、アクリル繊維を精練剤に浸漬、水洗後、塩化第１スズ１０ｇ／Ｌ、塩酸２０ｍｌ／Ｌを含有する水溶液に浸漬、水洗し、無電解銀メッキに対する触媒性を付与した後、エチレンジアミン４酢酸四ナトリウム２００ｇ／２Ｌ、水酸化ナトリウム５０ｇ／２Ｌ、ホルマリン１００ｍｌ／２Ｌの混合液に硝酸銀３１．６ｇ／Ｌ、アンモニア水１００ｍｌｇ／２Ｌの組成のアンモニア性硝酸銀溶液を２５°Ｃにおいて滴下させて銀を有機繊維表面に無電解で析出させメッキした。なお、メッキ液中の銀イオンは全て還元析出されるから繊維に対する銀の割合は正確に規定可能である。
【００１８】
次に、作製した銀メッキ繊維による糸と、繊度６．６ｄｔｅｘのポリプロピレンの糸を銀メッキ繊維が１５重量％含有するよう設定して撚糸し、０．６綿番手、撚り数１００ｔ／ｍの撚糸とした。そして、この撚糸をコア外周側面に１２０ｇ巻装し、平均孔径が７０μｍのフィルターエレメントを作製した。作製したフィルターエレメントの流量特性、銀イオンの溶出試験と殺菌性能の結果は下記の通りである。
【００１９】
１．流量特性
毎分４０Ｌ／ｍｉｎの流量において差圧が２Ｋｐａと、差圧は低くポンプに対する負担は殆ど無かった。
２．銀イオンの溶出試験
（１）試験条件：原水量３０Ｌの水を実施例１のフィルターエレメントに対して循環水量７Ｌ／ｍｉｎにて通水循環し、原水中の銀イオン濃度をＩＣＰ発光分析装置で測定した。試験結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１の値から明らかなように、実施例１からの銀イオンの溶出量は、１パス当たり２ｐｐｂ以下と極僅かで有った。
３．殺菌性能
（１）通液テスト：植物病原菌胞子の発芽抑制効果（実施機関：大阪府立食とみどりの総合技術センター）
（ａ）試験条件
・病原菌：フザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）の小型分生子、ピシウム
・アファニデルマータム（Ｐｙｔｈｉｕｍ ａｐｈａｎｉｄｅｒｍａｔｕｍ）の遊走子、それぞれ１０５ｃｆｕ／ｍｌの濃度となるよう水道水に懸濁したもの（病原菌懸濁液）を検体として、ろ過試験に供した。
・処理方法：７５Ｌの病原菌懸濁液を、毎分１０Ｌの流量で実施例１のフィルターエレメントにワンパスで通過させ、通過開始より２〜３分経過後の通過液中の病原菌（分生子、遊走子）の生存を調査した。
・懸滴培養による調査：ピシウム・アファニデルマータムの遊走子発芽については、通過液をスライドグラス上にて懸滴培養し（２４時間、室温）、光学顕微鏡を用いて肉眼により発芽率を調査した。
・培養による発芽率調査：フザリウム・オキシスポラムの小型分生子の殺菌効果は、通過液を選択培地（馬鈴薯−ブドウ糖寒天培地にストレプトマイシン３０ｐｐｍ、マイコナゾール３０ｐｐｍを添加）を用いて希釈平板法で調査した。なお、比較例１として、銀メッキ繊維などを含まない通常のＰＰプレフィルタを適用し、上述と同じ条件により試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
比較例１では、フザリウム・オキシスポラムの小型分生子が３４％、ピシウム・アファニデルマータムの遊走子が４１．８％しか死滅していないのに対し、実施例１では、フザリウム・オキシスポラムの小型分生子が、９９．６％が死滅し、ピシウム・アファニデルマータムの遊走子では、全てが死滅した。これにより、実施例１のフィルターエレメントが養液栽培培養液中に混入した植物病原菌に対して高い殺菌効果を発現することが確認できた。
【００２４】
（２）防除試験：キュウリ根腐病に対する防除試験（実施機関：大阪府立食とみどりの総合技術センター）
（ａ）試験条件
・水耕培養液量１４０Ｌ、園試興津処方 １単位、ｐＨ６．４
・水耕培養液タンクに植物病原菌ピシウム・アファニデルマータムを接種（３×１０ｃｆｕ／ｍｌ）、水耕培養液を１時間循環後キュウリ子苗（本葉２葉）を定植、水耕培養液を１日２回（各３０分間）循環して栽培した。図２に、試験の結果をグラフにしたものを示す。図２を見ても明らかなように、無処理の場合は、植物病原菌を接種後約４週間で発病率が４５％となったのに対して、実施例１のフィルターエレメントを用いた場合には、０％のままであり、ピシウム・アファニデルマータムによる根腐病発生の防止の効果を有することが確認できた。
【実施例２】
【００２５】
実施例２では、銀メッキ繊維の基材となる有機繊維として単糸繊度２．２ｄｔｅｘのアクリル繊維を用い、実施例１と同一条件で無電解メッキを行い、２５重量％となるように銀をメッキした。
【００２６】
次に、作製した銀メッキ繊維による糸と、繊度５．５ｄｔｅｘのポリプロピレンの糸を銀メッキ繊維が３０重量％含有するよう設定して撚糸し、０．６綿番手、撚り数１００ｔ／ｍの撚糸とした。この撚糸をコア外周側面に１５０ｇ巻装させて、平均孔径３０μのフィルターエレメントを作製した。
【００２７】
実施例２のフィルターエレメントの流量特性と殺菌性能の結果は以下の通りである。
１．流量特性
毎分４０Ｌ／ｍｉｎの流量で差圧８Ｋｐａと低圧力でポンプに対する負担は殆ど無かった。
２．殺菌性能
（ａ）試験条件
糖分が含まれる食品加工液７トンを、実施例２を用いて濾過処理しながら６時間の全量循環させた後に循環を停止し、その間の一般細菌数（個／ｍｌ）の経時変化を測定した。なお、比較例２として実施例２のフィルターエレメントを用いず濾過処理を行わないで同様の処理を行ったものを比較例２とした。その結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】
比較例２の場合、１０時間後（循環停止から４時間経過状態）には一般細菌数が３，４８０個／ｍｌに急激に増加している。これに対して、実施例２を用いた場合には、１０時間後でも一般細菌数が１０個／ｍｌと少なく、実施例２のフィルターエレメントにより食品加工液中の一般細菌の増殖が抑制されていることが確認できた。
【００３０】
なお、実施例１および実施例２を用いて本発明にかかるフィルターエレメントを説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。特許請求の範囲に記載の範囲内で適宜変更することにより、所望のフィルターエレメントとされればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるフィルターエレメントの一実施形態を示す一部を破断した斜視図解図である。
【図２】実施例１を用いて行ったキュウリ根腐病に対する防除試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ フィルターエレメント
１２ コア
１２ａ 貫通孔
１４ 濾材層
１４ａ 撚糸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀の殺菌作用を利用する事により被処理液体中の微生物を捕捉殺菌・除去して、微生物の繁殖・増殖を防止することができるフィルターエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、農業分野から飲料・食品製造分野に至る食品の製造過程において、用水や液状原材料に含まれる微生物除去が不可欠であり、農業分野における作物病害の発生防止、生食用野菜の洗浄水の微生物汚染と安全性確保、飲料・食品製造分野における原水、食品材料の安全性確保には、液中に混入する微生物の殺菌が不可欠であり、殺菌剤投与、濾過、加熱、紫外線処理等の技術が取り入れられてきた。農業分野の養液栽培は、高品質・高収量が得られる栽培技術であり、年間１０％の面積で増加し、多くの大型の植物工場で取り入れられている栽培技術でもある。しかし、循環する培養液中に植物病原菌が侵入した場合、施設全体に病原菌が蔓延し大きな被害となることから、オゾン殺菌装置、紫外線殺菌装置による殺菌技術が研究されてきた。しかし、これらの殺菌技術は、培養液の変成をもたらし、鉄欠乏症等作物に発育障害が発生する欠点がある他、装置コストが高く、電源が必要となる他、一般農家が導入には難しい現状にある。また、飲料・食品製造分野においても、処理量に見合った殺菌装置は、装置コストが高く、特に既存ラインの改造には手間が掛り簡単には導入出来ていない現状にある。
【０００３】
銀は、微生物に対して高い殺菌効果があるが、高等動物に対しては毒性が低く安全な殺菌資材である。水溶液中では、ｐｐｂの濃度で殺菌効果を示すほか、銀原子との接触によっても微生物に対して高い殺菌力を発揮する。この原理を利用して、銀イオンを溶液中に放出して微生物を殺菌する原理を応用した製品が開発され、農業分野に利用されているが、銀イオンを多量に溶出する資材では、高い殺菌効果が得られる反面、植物に対して銀による生育障害を発症する問題がなる。また、溶液の種類によっては、溶出速度が早いため、耐久性に問題が有りコストが掛る欠点がある。一方、飲料・食品製造分野に於いては、銀イオン濃度がＷＨＯ（世界保健機関）の基準である５０ｐｐｂを上回る可能性が有り使用出来ない欠点がある。
【０００４】
これらを解消する手段として被処理液体をフィルタに通液し、銀表面に液を接触させて殺菌する接触型の殺菌フィルタの提案・製品化の試みが行われている。製品化されているものとしては、銀を無機系物質に坦持して紙と共にシート状にして濾材とし円筒状に組み込んだフィルタがある。また、銀メッキ繊維を使用した液体フィルタとしては浴槽用として外部管と内部管の間に銀メッキ繊維を詰めたフィルタ、銀メッキ繊維で作製した不織布にプリーツ加工を施して外部管と内部管の間に濾材として設置したフィルタ、銀メッキ繊維を含む紐を使用して作った糸巻きフィルタが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−７１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者のフィルタは濾材に紙を使用しているため、濾材孔径が１０μ以下と小さく通液時の差圧が大きいため、ポンプ等装置に対する負担が大きかった。また、このフィルタシステムでは、プレフィルタを用いているにもかかわらず目詰りが早く、濾材自体の耐水性がないことと相まって、耐久性・寿命に大きな問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献１で開示されているフィルタでは、耐久性のある銀メッキ繊維を使用しているものの、外部管と内部管の間に銀メッキ繊維を詰めたフィルタでは、繊維同士の絡合が弱いため、繊維が流出する問題や繊維の偏りによる通液時の差圧上昇や目詰りを起こす問題があった。また、不織布にプリーツ加工を施して濾材としたフィルタでは、製造の際の加工に手間が掛るうえ、銀メッキ繊維の歩留りも悪く、フィルタを構成する部品点数も多くなるため、コストが嵩む問題がある。さらに、銀メッキ繊維を含む紐を用いて作った糸巻きフィルタでは、単に銀メッキ繊維を糸巻きフィルタの濾材に使っただけでは、通液時の差圧および目詰りの問題を解消して高い殺菌効果を発現するフィルタを得ることができなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、通液時の差圧が小さく濾材の目詰りを少なくしても高い殺菌効果を発現し、そのうえ、耐水性を有し、被処理液体に対する銀の溶出が極僅かで耐久性・寿命が長く、尚且つ加工が簡単でコストが安いフィルターエレメントを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、周側面に貫通孔を備え少なくとも一端が開口された円筒状のコアの外周側面上に撚糸を巻装することで濾材層を形成したフィルターエレメントであって、撚糸が、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、濾材層の平均孔径が、２０〜９０μｍの範囲にある、フィルターエレメントである。
請求項２に記載の発明は、銀がメッキされた有機繊維が、銀鏡反応による無電解メッキによりメッキされた、請求項１に記載のフィルターエレメントである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるフィルターエレメントは、通液時の差圧が小さいためポンプ等装置に対する負担が少なく、目詰りが少ない上に耐水性が有り、対象液に対する銀の溶出が極僅かで耐久性・寿命が長く、尚且つ加工が簡単でコストが安く、利便性が高いため使用者が簡単に導入出来るという利点がある。さらに、本発明にかかるフィルターエレメントでは、農業分野の用水中の有害微生物の殺菌除去が可能となり、養液栽培における作物病害の発生防止、農作物収穫物洗浄用水殺菌による市場病害の防止等、有害微生物による危害を防止し生産の安定化に寄与する。また、飲料・食品製造分野に於いては、原水、溶液状食品加工材料を濾過することにより、食品の微生物汚染を防止して、その安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明にかかるフィルターエレメントの一実施形態を示す一部を破断した斜視図解図である。フィルターエレメント１０は、コア１２を含む。コア１２は、フィルターエレメント１０の中心に配され、後述する濾材層１４を内側から支持するものである。コア１２は、ポリプロピレン，ポリエチレンや、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなどのフッ素樹脂等のプラスチックから形成されている。その形状は、図１に示すように、その一端が開口された円筒状をしている。また、コア１２の周側面には、貫通孔１２ａが多数設けられている。これにより、被処理液体がコア１２の外周側面から内側に流入し、開口部分からスムースに吐出できるように構成されている。なお、図１の実施形態では、コアの一端にのみ開口部分を設けたものを示したが、本発明ではこれに限らず、両端に開口部分を設け、外周側面から流入してきた被処理液体を両端部の開口部分から吐出するように構成されてもよい。
【００１１】
コア１２の外周側面上には、濾材層１４が形成されている。濾材層１４は、コア１２の外周側面を覆うように撚糸１４ａを巻装させて形成する。撚糸１４ａは、耐水性を備えた有機繊維と銀がメッキされた有機繊維（以下単に「銀メッキ繊維」と称す。）との混合繊維からなる。耐水性の有る有機繊維としては、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維等の合成有機繊維を単独または２種以上組み合わせて使用することができる。銀メッキ繊維としては、銀メッキが可能で耐水性の有る材料からなる繊維が適用可能であり、たとえば、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリイミド繊維等の合成有機繊維を単独または２種以上組み合わせて使用することができる。
【００１２】
有機繊維に銀メッキする方法としては、無電解メッキ、真空蒸着メッキのいずれもが適用可能であるが、銀のメッキ量が多くてもメッキが安定しており生産性も優れている点で無電解メッキ法を用いるのが好ましい。さらに無電解メッキ法の中でも、有機繊維に対するメッキの接着強度が高く銀の溶出が極僅かとなり、その結果、耐久性・寿命の向上を図れる点で、銀鏡反応による無電解メッキ法を用いるのがさらに好ましい。銀のメッキ量は、繊維重量に対して５〜４０重量％の範囲でメッキされるのが好ましい。これは、メッキ量が５重量％より少ないと、耐久性・寿命に問題が有り、他方、４０重量％を越えると繊維に屈曲性が無くなり加工性が問題になる他、メッキした銀が剥離する可能性があるためである。また、銀メッキ繊維を撚糸１４ａに含有させる割合は、５〜５０重量％の範囲とするのが好ましい。これは、５重量％より少ないと被処理液体が通液した時に銀メッキ繊維に接触する機会が少ないため殺菌効果の発現が乏しく、他方、５０重量％を越えると銀イオン濃度がＷＨＯ（世界保健機関）の基準である５０ｐｐｂを上回る可能性が有り、飲料・食品製造分野では使用出来ない他、コストも嵩むという問題があるためである。
【００１３】
撚糸１４ａを作製する方法としては、撚糸１４ａの繊維にクリンプ（縮れ）が多く残る紡毛紡績を用いることが好ましい。これは、撚糸１４ａの繊維にクリンプが多く残っていることで、濾材層１４を通液する被処理液体に乱流が発生し、これにより被処理液体が効率的に銀メッキ繊維と接触し、高い殺菌効果を発現させるためである。
【００１４】
濾材層１４の平均孔径は、２０〜９０μｍの範囲となるように調整する事が好ましい。これは、平均孔径が２０μｍより小さいと通液時の差圧が大きいためポンプ等装置に対する負担が大きく、プレフィルタを用いても目詰りが早いため、耐久性・寿命に大きな問題があるためである。他方、９０μｍを越えると、通液させた時に被処理液体中の菌が銀メッキ繊維に接触する前に濾材層１４を通過する可能性が高くなるためである。なお、平均孔径の調整は、撚糸１４ａの繊維径、番手数、撚糸１４ａをコア１２の外周側面に巻装する密度の調整することで行われればよい。
【００１５】
本発明にかかるフィルターエレメント１０は、上述の構成により、通液時の差圧が小さく目詰りが少ないにもかかわらず、銀メッキ繊維に被処理液体が高効率で接触するため、高い殺菌効果を発現することができる。また、耐水性を備え銀の溶出が極僅かなことにより耐久性・寿命に優れている。さらに、製造加工が簡単なのでコストが嵩まない。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。尚、各実施例のコア１２は共通して、外周側面に多数の貫通孔を備えた高さ１０インチ、外径３６ｍｍの円筒状のものを使用した。そして、このコア１２の外周側面にそれぞれ撚糸１４ａを巻装して各実施例のフィルターエレメントとした。
【００１７】
実施例１では、銀メッキ繊維の基材となる有機繊維として単糸繊度２．２ｄｔｅｘのアクリル繊維を用いた。このアクリル繊維を無電解メッキ法によりメッキの割合が１５重量％となるように銀をメッキして銀メッキ繊維とした。なお、本実施例で用いた無電解メッキ法は、銀鏡反応による無電解メッキである。具体的なメッキ手順を説明すると、アクリル繊維を精練剤に浸漬、水洗後、塩化第１スズ１０ｇ／Ｌ、塩酸２０ｍｌ／Ｌを含有する水溶液に浸漬、水洗し、無電解銀メッキに対する触媒性を付与した後、エチレンジアミン４酢酸四ナトリウム２００ｇ／２Ｌ、水酸化ナトリウム５０ｇ／２Ｌ、ホルマリン１００ｍｌ／２Ｌの混合液に硝酸銀３１．６ｇ／Ｌ、アンモニア水１００ｍｌｇ／２Ｌの組成のアンモニア性硝酸銀溶液を２５°Ｃにおいて滴下させて銀を有機繊維表面に無電解で析出させメッキした。なお、メッキ液中の銀イオンは全て還元析出されるから繊維に対する銀の割合は正確に規定可能である。
【００１８】
次に、作製した銀メッキ繊維による糸と、繊度６．６ｄｔｅｘのポリプロピレンの糸を銀メッキ繊維が１５重量％含有するよう設定して撚糸し、０．６綿番手、撚り数１００ｔ／ｍの撚糸とした。そして、この撚糸をコア外周側面に１２０ｇ巻装し、平均孔径が７０μｍのフィルターエレメントを作製した。作製したフィルターエレメントの流量特性、銀イオンの溶出試験と殺菌性能の結果は下記の通りである。
【００１９】
１．流量特性
毎分４０Ｌ／ｍｉｎの流量において差圧が２Ｋｐａと、差圧は低くポンプに対する負担は殆ど無かった。
２．銀イオンの溶出試験
（１）試験条件：原水量３０Ｌの水を実施例１のフィルターエレメントに対して循環水量７Ｌ／ｍｉｎにて通水循環し、原水中の銀イオン濃度をＩＣＰ発光分析装置で測定した。試験結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１の値から明らかなように、実施例１からの銀イオンの溶出量は、１パス当たり２ｐｐｂ以下と極僅かで有った。
３．殺菌性能
（１）通液テスト：植物病原菌胞子の発芽抑制効果（実施機関：大阪府立食とみどりの総合技術センター）
（ａ）試験条件
・病原菌：フザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）の小型分生子、ピシウム
・アファニデルマータム（Ｐｙｔｈｉｕｍ ａｐｈａｎｉｄｅｒｍａｔｕｍ）の遊走子、それぞれ１０５ｃｆｕ／ｍｌの濃度となるよう水道水に懸濁したもの（病原菌懸濁液）を検体として、ろ過試験に供した。
・処理方法：７５Ｌの病原菌懸濁液を、毎分１０Ｌの流量で実施例１のフィルターエレメントにワンパスで通過させ、通過開始より２〜３分経過後の通過液中の病原菌（分生子、遊走子）の生存を調査した。
・懸滴培養による調査：ピシウム・アファニデルマータムの遊走子発芽については、通過液をスライドグラス上にて懸滴培養し（２４時間、室温）、光学顕微鏡を用いて肉眼により発芽率を調査した。
・培養による発芽率調査：フザリウム・オキシスポラムの小型分生子の殺菌効果は、通過液を選択培地（馬鈴薯−ブドウ糖寒天培地にストレプトマイシン３０ｐｐｍ、マイコナゾール３０ｐｐｍを添加）を用いて希釈平板法で調査した。なお、比較例１として、銀メッキ繊維などを含まない通常のＰＰプレフィルタを適用し、上述と同じ条件により試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
比較例１では、フザリウム・オキシスポラムの小型分生子が３４％、ピシウム・アファニデルマータムの遊走子が４１．８％しか死滅していないのに対し、実施例１では、フザリウム・オキシスポラムの小型分生子が、９９．６％が死滅し、ピシウム・アファニデルマータムの遊走子では、全てが死滅した。これにより、実施例１のフィルターエレメントが養液栽培培養液中に混入した植物病原菌に対して高い殺菌効果を発現することが確認できた。
【００２４】
（２）防除試験：キュウリ根腐病に対する防除試験（実施機関：大阪府立食とみどりの総合技術センター）
（ａ）試験条件
・水耕培養液量１４０Ｌ、園試興津処方 １単位、ｐＨ６．４
・水耕培養液タンクに植物病原菌ピシウム・アファニデルマータムを接種（３×１０ｃｆｕ／ｍｌ）、水耕培養液を１時間循環後キュウリ子苗（本葉２葉）を定植、水耕培養液を１日２回（各３０分間）循環して栽培した。図２に、試験の結果をグラフにしたものを示す。図２を見ても明らかなように、無処理の場合は、植物病原菌を接種後約４週間で発病率が４５％となったのに対して、実施例１のフィルターエレメントを用いた場合には、０％のままであり、ピシウム・アファニデルマータムによる根腐病発生の防止の効果を有することが確認できた。
【実施例２】
【００２５】
実施例２では、銀メッキ繊維の基材となる有機繊維として単糸繊度２．２ｄｔｅｘのアクリル繊維を用い、実施例１と同一条件で無電解メッキを行い、２５重量％となるように銀をメッキした。
【００２６】
次に、作製した銀メッキ繊維による糸と、繊度５．５ｄｔｅｘのポリプロピレンの糸を銀メッキ繊維が３０重量％含有するよう設定して撚糸し、０．６綿番手、撚り数１００ｔ／ｍの撚糸とした。この撚糸をコア外周側面に１５０ｇ巻装させて、平均孔径３０μのフィルターエレメントを作製した。
【００２７】
実施例２のフィルターエレメントの流量特性と殺菌性能の結果は以下の通りである。
１．流量特性
毎分４０Ｌ／ｍｉｎの流量で差圧８Ｋｐａと低圧力でポンプに対する負担は殆ど無かった。
２．殺菌性能
（ａ）試験条件
糖分が含まれる食品加工液７トンを、実施例２を用いて濾過処理しながら６時間の全量循環させた後に循環を停止し、その間の一般細菌数（個／ｍｌ）の経時変化を測定した。なお、比較例２として実施例２のフィルターエレメントを用いず濾過処理を行わないで同様の処理を行ったものを比較例２とした。その結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】
比較例２の場合、１０時間後（循環停止から４時間経過状態）には一般細菌数が３，４８０個／ｍｌに急激に増加している。これに対して、実施例２を用いた場合には、１０時間後でも一般細菌数が１０個／ｍｌと少なく、実施例２のフィルターエレメントにより食品加工液中の一般細菌の増殖が抑制されていることが確認できた。
【００３０】
なお、実施例１および実施例２を用いて本発明にかかるフィルターエレメントを説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。特許請求の範囲に記載の範囲内で適宜変更することにより、所望のフィルターエレメントとされればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるフィルターエレメントの一実施形態を示す一部を破断した斜視図解図である。
【図２】実施例１を用いて行ったキュウリ根腐病に対する防除試験の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ フィルターエレメント
１２ コア
１２ａ 貫通孔
１４ 濾材層
１４ａ 撚糸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周側面に貫通孔を備え少なくとも一端が開口された円筒状のコアの外周側面上に撚糸を巻装することで濾材層を形成したフィルターエレメントであって、
前記撚糸が、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、
前記濾材層の平均孔径が、２０〜９０μｍの範囲にある、フィルターエレメント。
【請求項２】
前記銀がメッキされた有機繊維が、銀鏡反応による無電解メッキによりメッキされた、請求項１に記載のフィルターエレメント。
【請求項１】
周側面に貫通孔を備え少なくとも一端が開口された円筒状のコアの外周側面上に撚糸を巻装することで濾材層を形成したフィルターエレメントであって、
前記撚糸が、繊維重量に対して５〜４０重量％の割合で銀がメッキされた有機繊維を５〜５０重量％含有し、
前記濾材層の平均孔径が、２０〜９０μｍの範囲にある、フィルターエレメント。
【請求項２】
前記銀がメッキされた有機繊維が、銀鏡反応による無電解メッキによりメッキされた、請求項１に記載のフィルターエレメント。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−８２８９９（Ｐ２００９−８２８９９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９６２４（Ｐ２００７−２７９６２４）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年３月３０日 日本植物病理学会主催の「平成１９年度 日本植物病理学会大会」に文書をもって発表
【出願人】（０００１６３７７４）金井重要工業株式会社 (12)
【出願人】（０００２０５６２７）大阪府 (238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年３月３０日 日本植物病理学会主催の「平成１９年度 日本植物病理学会大会」に文書をもって発表
【出願人】（０００１６３７７４）金井重要工業株式会社 (12)
【出願人】（０００２０５６２７）大阪府 (238)
【Ｆターム（参考）】
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