抑制水垢生成的用水處器具的製作方法
2023-05-11 23:54:06
專利名稱：抑制水垢生成的用水處器具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種抑制水垢生成的用水處器具，更具體地說，涉及一種可以抑制水垢生成且所生成的水垢也可以非常容易地除去的用水處器具。而且，本發明涉及一種所生成的水垢可以容易地除去、在其表面具有光觸媒層的用水處器具。
背景技術：
洗臉臺、衛生間、浴室等用水處器具由於表面殘留的殘水乾燥而生成、附著水垢， 造成表面髒汙，而且其水垢總是頑固地附著，因此很難除去。為了防止那樣的水垢髒汙，因此存在從應用於用水處器具的水中預先除去成為水垢成分的鈣離子、鎂離子的想法(例如， 日本國特開2004 - 270185號公報(專利文獻I))。但是，雖然可以抑制水垢生成，可是有時裝置的規模變大，同時成本也增加，因此其利用可能性受到限制。而且，由矽酸成分形成的水垢比鎂、鈣更容易粘著，去除更困難，但是該專利公報中並沒有提到矽酸成分。
在日本國特開平7 — 136660號公報(專利文獻2)中，公開有將酸性水(pH4 6) 利用於用水處器具的殺菌的技術。但是，該專利文獻中沒有說明防止水垢。
而且，近年來，包括用水處器具在內正在廣範使用以下技術，在基材上設置光觸媒層，通過光觸媒的分解活性及親水活性使基材表面潔淨化。例如，在日本國特開平9 一 78665號公報(專利文獻3)中，公開有形成有包含氧化鈦的層的便器。該便器通過由光照射激發的光觸媒即氧化鈦的分解作用及親水化作用使表面淨化。
但是，根據本發明者們得到的見解，由矽酸成分形成的水垢附著在光觸媒層的表面後不僅損傷其外觀，也會使光觸媒層的分解作用及親水化作用消失。
專利文獻1:日本國特開2004 — 270185號公報
專利文獻2 :日本國特開平7 — 136660號公報
專利文獻3 :日本國特開2004 — 92278號公報
專利文獻4 :日本國特開平9 — 78665號公報發明內容
本發明者們最近得到了以下見解通過抑制矽酸聚合可以抑制水垢生成，還可以非常容易地除去生成的水垢，例如通過輕輕的擦拭便可以除去。抑制矽酸聚合的具體方法之一為增加水的酸性度。而且，由於金屬離子的存在，該水垢的抑制及可以容易地除去生成的水垢的效果被進一步強化。本發明是基於這樣的見解而完成的。
因此，本發 明的目的為提供一種用水處器具，可以抑制水垢生成，並且所生成的水垢也可以非常容易地除去。
而且，本發明的目的為提供一種方法，可以在各種構件的表面抑制水垢生成，並且所生成的水垢也可以非常容易地除去。
而且，本發明者們最近得到了以下見解通過在光觸媒層上抑制矽酸聚合，所生成的水垢可以非常容易地除去，例如通過輕輕的擦拭便可以除去。而且，還得到了如下見解當光觸媒層上形成由矽酸成分形成的水垢後，則使光觸媒活性降低或消失，但是除去該水垢後就可以恢復所減少或消失的光觸媒活性。抑制矽酸聚合的具體方法之一為增加水的酸性度。而且，由於金屬離子的存在，可以容易地除去該生成的水垢的效果被進一步強化。本發明是基於這些見解而完成的。
因此，本發明的目的還在於提供一種用水處器具，所生成的水垢可以非常容易地除去，在其表面具有光觸媒層。
而且，本發明涉及的用水處器具是可以被來自給水源的水淋水的用水處器具，其特徵為，具有向作為殘水附著在該用水處器具表面的水裡添加矽酸聚合抑制劑的單元。
根據本發明的一個形態，在所述表面設有含有光觸媒的層。
根據本發明的一個形態，所述矽酸聚合抑制劑為高酸性度的水溶液，更具體為，高酸性度的水溶液是可以將上述殘水的酸性度調整到PH1. 5 5. 5的水溶液。
根據本發明的別的形態，上述高酸性度的水溶液還含有金屬離子。
而且，根據本發明的別的形態，提供一種在殘水殘留在構件表面且其乾燥後有可能成為水垢的構件表面上抑制水垢的方法，該方法的特徵為，至少包括向該構件表面的殘水裡添加矽酸聚合抑制劑。
圖1是用水處器具的示意圖，已由酸性水生成裝置3調整酸性度且已由金屬離子添加裝置4添加金屬離子的上水被通過塗敷單元6應用於便器等器具I。
圖2是用水處器具的示意圖，在金屬離子添加槽22中，金屬離子被添加到通過電解酸性水生成裝置21電解而得到的酸性水中，該酸性水被通過塗敷單元6應用於便器等器具I。
圖3是用水處器具的示意圖，已由酸性水生成裝置3調整酸性度且已由金屬離子添加裝置4添加金屬離子的上水被通過塗敷單元6應用於便器等器具I。在此，在器具I的表面形成有光觸媒層11，且設置有使其光觸媒層中的光觸媒進行光激發的光(優選紫外線) 照射裝置7。
圖4是用水處器具的示意圖，在金屬離子添加槽22中，將金屬離子添加到通過電解酸性水生成裝置21電解而得到的酸性水中，該酸性水被通過塗敷單元6應用於便器等器具I。在此，在器具I的表面形成有光觸媒層11，且設置有使其光觸媒層中的光觸媒進行光激發的光(優選紫外線)照射裝置7。
圖5是在實施例的水垢形成試驗中所使用裝置的模式圖。
符號說明
I —器具；2 —閥門；3 —酸性水生成裝置；4 —金屬離子添加裝置；5 —控制裝置； 6 一塗敷裝置；7 —光照射裝置；10、20 —給水單元及矽酸聚合抑制劑添加單元；11 一光觸媒層；21 —電解酸性水生成裝置；22 —金屬離子添加槽；23 —泵單元。
具體實施方式
定義
在本說明書中，「可以被來自給水源的水淋水的用水處器具」意味著如下器具從給水源供給水，利用供給的水進行規定的作業、動作後，其表面殘留供給的水，水直接乾燥後水垢有可能殘留在其表面的器具。而且，在本發明中也意味著後述的如下器具在只限於具有向作為殘水附著的水裡添加矽酸聚合抑制劑的單元方面，雖然在其器具本來的功能中水不是必須的，但是來自給水源的水到達其表面而殘留水，水直接乾燥後水垢有可能殘留在其表面的器具。作為這些器具的具體例子，除了洗手盆、洗滌池、洗臉化妝檯、洗碗機、衛生間的女性專用洗淨裝置、胯間部洗淨裝置、衛生間的洗淨裝置以外，還可以例舉洗臉室或浴室的內壁、在洗臉室或浴室使用的鏡子、玻璃構件等。尤其優選本發明應用於如下器具 水含有矽酸，含有該矽酸的水垢有可能殘留在其表面的器具。
本發明涉及的用水處器具的可以淋水的表面設置有含有光觸媒的層(光觸媒層)。 該光觸媒層通過光激發具有分解作用及/或親水化作用。具有這樣的作用的光觸媒是公知的，而且在構件上形成光觸媒層的方法也是公知的。因此，本發明涉及的用水處器具的光觸媒層意味著可以按照這些公知的光觸媒及方法進行設置的層，而且，意味著今後本行業技術人員作為光觸媒層而理解的層。再者，在本發明中，除了光觸媒以外，用於改善或改良其活性而添加有其他成分的層也稱為光觸媒層。作為公知的形成光觸媒層的方法，可例舉日本國特開平9 一 78665號公報(專利文獻3)、W096 / 29375等。
矽酸聚合的抑制
本發明基於本發明者們得到的以下見解通過抑制矽酸聚合可以減少水垢，而且所生成的水垢也可以非常容易地除去。抑制矽酸聚合後，所生成的水垢的大小變小，而且該水垢的附著力也變弱。水垢的大小變小則有利於使用水處器具表面作為髒汙的水垢變得不顯眼。而且在本發明中，也可以得到以下益處，水垢的附著力也變弱，通過輕輕擦拭即可除去生成的水垢。
雖然可以認為能夠得到本發明的可以抑制水垢生成且所生成的水垢也可以容易地除去這一效果是出於以下理由，但是這是假設，本發明不局限於此。通常，認為在殘水中的水分蒸發的過程中若矽酸濃度增加則會促進矽酸聚合，產生咖啡潰圈環現象(由於液滴中的溶媒蒸發使溶質向液滴的邊緣流動堆積成環狀的現象)，形成頑固的水垢。在此，如果抑制殘水中矽酸聚合的進行，即使在水分蒸發的過程中溶質濃度增加也不會產生咖啡潰圈環現象，而觀察到溶媒朝中央方向流動的現象。然後，確認到所生成的水垢與基材之間的粘合力小且容易剝離。而且，可以抑制水垢且所生成的水垢也可以容易地除去這一本發明的效果也可以在水中含有鈣離子或鎂離子的 情況下得到。因此，本發明可以有利地應用於通常利用上水的用水處器具。
而且，水垢附著在光觸媒層的表面後不僅損傷其外觀，也會使光觸媒層的分解作用及親水化作用減少或消失。但是，根據本發明，除去水垢後則可恢復光觸媒作用。而且， 即使水垢再次生成造成光觸媒活性減少或消失，只要除去水垢，光觸媒作用就會再次恢復。 因此，本發明涉及的用水處器具可以長期容易地保持其外觀潔淨。
根據本發明的一個優選形態，抑制矽酸聚合優選通過增加用水處器具表面殘水的酸性度來實現。根據更優選的形態，通過使殘水的酸性度為PH1. 5 5. 5 (優選pH2.0 5.0)，可以抑制矽酸聚合，其結果，可以抑制水垢，並且所生成的水垢也可以非常容易地除去。在高酸性度水中溶解的SiO2由於主要以像單體或二聚體那樣的低聚合度的狀態存在， 因此可以認為即使水分蒸發也能夠抑制其聚合。
因此，在本發明中，通過向作為殘水附著在用水處器具表面的水裡添加矽酸聚合抑制劑，從而實現抑制水垢或將其容易地除去。向作為殘水附著在用水處器具表面的水裡添加的矽酸聚合抑制劑的具體例子為高酸性度的水溶液，更具體為可以將殘水的酸性度調整到pH2. O 5. O的水溶液。在本發明中，矽酸聚合抑制劑既可以是預先添加在供給到用水處器具的水中從而存在於殘水中的形態，或者也可以是在用水處器具的表面形成殘水之前或之後供給的任意一個形態。
而且，在本發明中，通過向作為殘水附著在用水處器具的光觸媒層的表面的水裡添加矽酸聚合抑制劑，從而實現容易地除去水垢。向作為殘水附著在用水處器具的光觸媒層表面的水裡添加的矽酸聚合抑制劑的具體例子為高酸性度的水溶液，更具體為可以將殘水的酸性度調整到PH1. 5 5. 5、優選pH2. O 5. O的水溶液。優選的下限為pH3. O。在本發明中，矽酸聚合抑制劑既可以是預先添加在供給到用水處器具的水中從而存在於殘水中的形態，或者也可以是在用水處器具的表面形成殘水之前或之後供給的任意一個形態。
用於增加殘水酸性度的水溶液，只要是可以控制其酸性度的水溶液即不受限定， 但是作為其優選的例子則例舉酸的水溶液，具體可例舉硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、硼酸、醋酸、 乙醇酸、檸檬酸、草酸、乳酸、甲酸等，更優選為，根據以下觀點，優選不與鈣離子、鎂離子形成不溶性的鹽或在水中溶解度低的鹽的酸，因此可例舉硝酸與鹽酸。
而且，作為其他的用於增加殘水酸性度的水溶液的例子，可例舉電解生成的酸性水。
金屬離子的添加
根據本發明的優選形態，除了矽酸聚合抑制劑，還通過添加金屬離子，可以更有效地實現水垢的抑制或將其容易地除去。生成的水垢中，可以認為金屬離子介於矽酸(SiO2) 分子之間，通過洗淨等供給水後則會析出金屬離子，使矽酸聚合體變得更脆化，從而可以容易地除去。尤其是為了使光觸媒的活性復活並得到維持，因此優選添加金屬離子。在本發明中，作為優選的金屬離子，可例舉AL3+、Fe3+、Cu2+、Zn2+等，優選可以不依存pH而穩定存在， 尤其是可以更好地使光觸媒的活性復活並得到維持，而且在水質標準中沒有被特別規定的 AL3+。添加量定為對殘水添加O.1ppm左右，優選1. O 5. Oppm左右。
用水處器具
使用附圖對本發明涉及的用水處器具的具體結構進行說明。圖1是用水處器具的模式圖，例如圖中的器具I表示便器、洗手盆、洗滌池。圖中10是給水單元及添加矽酸聚合抑制劑的單元。上水從圖中的A通過閥門2向酸性水生成裝置3供給。在酸性水生成裝置 3中上水的酸性度被調整，然後被供給到器具1，在成為殘水時，通過控制使矽酸聚合受到抑制。而且在該圖紙的構成中，通過金屬離子 添加裝置4向酸性度被調整的上水中添加金屬離子。這些一系列的動作及酸性度的調整由控制裝置5進行控制。然後上水被通過塗敷裝置6應用於器具I的表面。在此，器具I為便器時，該塗敷裝置6也可以兼作胯間部洗淨裝置、女性專用洗淨裝置、或者另外設置的衛生間洗淨裝置。此時，向便器另行供給用於衝洗排洩的尿或便的上水。
圖2表示本發明的別的形態的用水處器具的具體結構。圖中20為給水單元及添加矽酸聚合抑制劑的單元。對於與圖1共同的結構標註相同的參照附號。上水從圖中的A 通過閥門2向電解酸性水生成裝置21供給。在此上水被電解，成為酸性水與鹼性水，酸性水向圖中B的流路排出，鹼性水向圖中C的流路排出。酸性水下一步被送到金屬離子添加槽22添加金屬離子。這些一系列的動作及酸性度由控制裝置5進行控制。然後上水被通過泵單元23吸上來，並通過塗敷裝置6應用於器具I的表面。另外，雖然流路C的鹼性水在圖中D排出，但是也可以直接作為排水被排到下水道，而且在不妨礙本發明的水垢抑制效果的範圍內，也可以供給到便器成為排水。
圖3是用水處器具的模式圖，對於與圖1共同的結構標註相同的參照附號。圖中， 器具I表示便器、洗手盆、洗滌池，在其表面形成有光觸媒層11，設置有光(優選紫外線)照射裝置7，對該光觸媒層中的光觸媒進行光激發。圖4表示本發明的別的形態的用水處器具的具體結構。圖中20為給水單元及添加矽酸聚合抑制劑的單元。對於與圖1 圖3共同的結構標註相同的參照附號。
以圖3及圖4中的器具I是便器的形態為例，對於本發明中水垢生成的抑制及光觸媒層的功能恢復進行說明。器具I的光觸媒層11，通過其光觸媒活性使表面呈親水性。 在使用者利用便器之前，不使酸性水生成裝置3或21及金屬離子添加裝置4或金屬離子添加槽22運行，從塗敷裝置6進行上水噴霧。於是，由於便器表面呈親水性，所以該上水容易形成水膜。由於該水膜，汙物不會粘著在便器表面，而通過衝洗便器被排出去。在此，上水乾燥後，雖然形成頑固地粘著在便器表面的、矽酸成分形成聚合化的水垢，但是在附著在便器表面的殘水乾燥前，從塗敷裝置6將酸性度得到調整的上水、優選將添加有成為矽酸成分聚合抑制劑的金屬離子的上水向該殘水噴霧添加後，水垢的聚合被抑制。聚合受到抑制的水垢可以在便器的清掃時容易地除去。由此恢復光觸媒層的光觸媒作用，通過該光觸媒的作用維持潔淨的表面。
而且，作為本發明的用水處器具的具體構成，也可以在改變例如日本國特開 2004 - 92278號公報記載的用於吐出功能水的結構後進行利用。
根據本發明的一個優選形態，用水處器具為具有瓷釉層的衛生陶瓷器。在該形態中，生成衛生陶瓷器具有的瓷釉層的瓷釉只要是利用在衛生陶瓷器的瓷釉就可以利用，不受特別限定。在本發明中，一般地說，瓷釉原料定義為矽砂、長石、石灰石等天然礦物粒子的混合物。而且，所謂顏料例如為鈷化合物、鐵化合物等，所謂乳濁劑例如為矽酸鋯、氧化錫等。非晶質瓷釉是指將由如上所述的天然礦物粒子等混合物組成的瓷釉原料在高溫下熔融後，使其急速冷卻呈玻璃化的瓷釉，例如，可以適當地利用玻璃瓷釉。根據本發明的優選形態，優選瓷釉的組成為，例如長石10wt% 30wt%、娃砂15wt% 40wt%、碳酸|丐10wt% 25wt%、氧化招、滑石、白雲石、氧化鋅分別在10wt%以下，乳池劑及顏料合計在15wt%以下。 而且，在本發明的該形態中，衛生陶瓷器的陶瓷器坯體不受特別限定，可以是通常的衛生陶瓷器坯體。衛生陶瓷器的製造如下首先，利用吸水性的模使用灌製成形法，將以矽砂、長石、粘土等為原料調製的衛生陶瓷器坯體泥漿成形為適當的形狀。然後，適當地選擇噴霧塗布、浸潰塗布、旋轉塗布、滾動塗布等一般的方法，將上述的瓷釉原料塗敷在乾燥後的成形體表面。接下來，將得到的形成有表面瓷釉層的前驅層的成形體進行燒制。燒制溫度優選陶瓷器坯體燒結且瓷釉軟化的1000°C以上、1300°C以下的溫度。
水垢抑制方法
而且，通過上述說明可以明確，本發明提供一種方法，其為在構件表面抑制水垢的方法，殘水殘留在該表面，其乾燥後有可能成為水垢，其特徵為，至少包括向該構件表面的殘水裡添加矽酸聚合抑制劑。即，在該方法中，在殘水殘留在構件表面且其乾燥後有可能成為水垢的情況下，向該殘水裡添加矽酸聚合抑制劑。在此形態中，在構件表面設置有含有光觸媒的層，更優選矽酸聚合抑制劑優選高酸性度的水溶液，更優選高酸性度的水溶液是可以將上述殘水的酸性度調整到PH2. O 5. O的水溶液。即使是此形態，也可以使上述高酸性度的水溶液還含有金屬離子。該方法可以在殘水殘留在構件表面且其乾燥後有可能成為水垢的的情況下廣泛應用。因此，根據本發明涉及的方法，，在多種多樣的構件表面，抑制水垢生成還可以得到所生成的水垢可以非常容易地除去的益處。因此，本發明涉及的方法的應用範圍極其廣泛。
實施例
雖然基於以下例子對本發明進行具體說明，但是本發明不局限於這些例子。
在以下的實施例中，使用表面形成有瓷釉層的瓷磚(5cmX5cm)，以及將下列記載的pH調整水作為試驗液使用，而且作為對比，使用酸性電解水進行了評價。而且，在以下的實施例中進行的滑動試驗按以下的方法進行。
DH調糖水及酸件電解水
向通常的自來水中添加硝酸(試藥特級日本和光純藥工業株式會社制)，將pH調整到I 6的溶液作為pH調整水。表I表示所使用的自來水的水質分析結果。而且，下列組成的酸性電解水是用電解水生成裝置(TEK511日本TOTO株式會社制)製作的。
表I
單位mg/L
權利要求
1.一種用水處器具，其為可以被來自給水源的水淋水的用水處器具，其特徵為，具有向作為殘水附著在該用水處器具表面的水裡添加矽酸聚合抑制劑的單元。
2.根據權利要求1所述的用水處器具，其特徵為，在所述表面設有含有光觸媒的層。
3.根據權利要求1或2所述的用水處器具，其特徵為，所述矽酸聚合抑制劑為高酸性度的水溶液。
4.根據權利要求3所述的用水處器具，其特徵為，所述高酸性度的水溶液為可以將所述殘水的酸性度調整到PH1. 5 5. 5的水溶液。
5.根據權利要求3或4所述的用水處器具，其特徵為，所述高酸性度的水溶液還含有金屬離子。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的用水處器具，其特徵為，所述矽酸聚合抑制劑被預先添加到從給水源供給的水裡。
7.一種方法，其為在殘水殘留在構件表面且其乾燥後有可能成為水垢的構件表面上抑制水垢的方法，其特徵為，至少包括向該構件表面的殘水裡添加矽酸聚合抑制劑。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵為，在所述構件表面設置有含有光觸媒的層。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵為，所述矽酸聚合抑制劑為高酸性度的水溶液。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵為，所述高酸性度的水溶液為可以將所述殘水的酸性度調整到PH1. 5 5. 5的水溶液。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其特徵為，所述高酸性度的水溶液還含有金屬離子。
全文摘要
本發明提供一種用水處器具，抑制水垢生成還可以非常容易地除去所生成的水垢。具體為，通過抑制矽酸聚合可以減少水垢，並且還可以非常容易地例如通過輕輕擦拭來除去所生成的水垢。因此，本發明的用水處器具是可以被來自給水源的水淋水的用水處器具，其特徵為，具有向作為殘水附著在該用水處器具表面的水裡添加矽酸聚合抑制劑的單元，可以抑制水垢生成，所生成的水垢也可以容易地除去。抑制矽酸聚合的具體方法之一為增加水的酸性度，例如將殘水的pH調整到1.5～5.5。
文檔編號C02F5/10GK103030214SQ20121034279
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月14日 優先權日2011年9月29日
發明者八木晉一, 一木智康, 雨森博彰, 梅本步, 諸富洋, 山本政宏 申請人:Toto株式會社