JPWO2020136982A1 - 殺菌水、殺菌水の製造方法及び殺菌済物体の製造方法 - Google Patents

Abstract

高い殺菌力を有し高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水を提供する。殺菌水は、水、オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含む。オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、水に溶解している。殺菌水は、接触した物体を殺菌する殺菌力を有する。

Description

本発明は、殺菌水、殺菌水の製造方法及び殺菌済物体の製造方法に関する。

水及びオゾンを含みオゾンが水に溶解しているオゾン水は、接触した物体を殺菌する殺菌力を有する。しかし、オゾンは粘膜を侵す等人体に対して有害であるため、オゾン水は高い安全性を有しない。また、オゾンは強いオゾン臭を有し水に対して低い溶解度しか有しないため、オゾン水は強いオゾン臭を発生する。そこで、オゾン水に代えて用いることができる、高い殺菌力を有し高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水が求められている。

特許文献１に記載された技術においては、酸素が還元され過酸化水素が発生する（段落００３２）。また、水が酸化されオゾンが発生する（段落００３２）。発生した過酸化水素及びオゾンは、純水に溶解させられる（段落００３２）。過酸化水素水及びオゾン水が混合され、促進酸化処理水が取り出される（段落００３２）。促進酸化処理水は、強力な酸化作用を有する（段落００３３）。特許文献１によれば、促進酸化処理水が強力な酸化作用を有するのは、オゾンの酸化分解能力が強く、過酸化水素を加えることでより酸化力を強めることができるためである（段落０００３）。

特開２００９−２４８０５９号公報

本発明は、オゾン水に代えて用いることができる、高い殺菌力を有し高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水が求められていることに鑑みてなされた。本発明が解決しようとする課題は、高い殺菌力を有し高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水を提供することである。

本発明は、接触した物体を殺菌する殺菌力を有する殺菌水に向けられる。

殺菌水は、水、オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含む。オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、水に溶解している。

また、本発明は、接触した物体を殺菌する殺菌力を有する殺菌水の製造方法にも向けられる。

殺菌水の製造方法においては、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液が作製される。また、溶液中でオゾン及び過酸化水素が互いに反応させられてヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成する。これにより、溶液が、水、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含みヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが水に溶解している殺菌水に変化する。

また、本発明は、殺菌済物体の製造方法にも向けられる。

殺菌済物体の製造方法においては、上述した殺菌水の製造方法により殺菌水が製造される。また、殺菌水が物体に接触させられる。これにより、物体が殺菌済物体に変化する。

本発明によれば、短い寿命しか有しないヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、長い寿命を有するオゾン及び過酸化水素から生成する。このため、殺菌水は、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが短い寿命しか有しないにもかかわらず、高いヒドロキシラジカル濃度及び高いヒドロペルオキシドラジカル濃度を有する。また、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水に付与する殺菌因子となる。これらにより、高い殺菌力を有する殺菌水を提供することができる。

また、本発明によれば、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水に付与する殺菌因子となる。このため、殺菌水は、高いオゾン濃度を有しなくてもよい。また、本発明によれば、オゾンがヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成するために消費される。このため、殺菌水は、高いオゾン濃度を有しない。これらにより、高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水を提供することができる。

この発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

第１実施形態の殺菌水の製造方法を説明する図である。 第１実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水が製造される際の溶液中の各成分の濃度の時間変化の概略を示すグラフである。 第１実施形態の殺菌水の製造方法により製造される殺菌水を利用する殺菌済物体の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水が製造された場合の、殺菌桁数及びオゾン減少率の測定の結果を示すグラフである。 第１実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水が製造された場合の、殺菌桁数の測定の結果を示すグラフである。 第２実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。 第２実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置に備えられるリアクタの断面を模式的に図示する断面図である。 第３実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。 第４実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。 第４実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水が製造された場合の、殺菌桁数の測定の結果を示すグラフである。

１ 第１実施形態
１．１ 殺菌水の製造方法
図１は、第１実施形態の殺菌水の製造方法を説明する図である。

第１実施形態の殺菌水の製造方法においては、図１に図示されるように、水（Ｈ_２Ｏ）及びオゾン（Ｏ_３）を含みオゾンが水に溶解しているオゾン水１０が作製される。また、水及び過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含み過酸化水素が水に溶解している過酸化水素水１１が作製される。

続いて、作製されたオゾン水１０及び過酸化水素水１１が互いに混合される。これにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。オゾン水１０及び過酸化水素水１１を経由せずに溶液１２が作製されてもよい。

続いて、溶液１２中でオゾン及び過酸化水素を互いに反応させてヒドロキシラジカル（ＯＨ^＊）及びヒドロペルオキシドラジカル（ＨＯ_２ ^＊）を生成する。これにより、溶液１２は、水、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含みヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが水に溶解している殺菌水１３に変化する。ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水１３に付与する殺菌因子となる。このため、殺菌水１３は、接触した物体を殺菌する殺菌力を有する。

殺菌水１３は、殺菌因子１４となるヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルに加えて、殺菌因子１４の前駆体１５となるオゾン及び過酸化水素を含む。このため、殺菌水１３中では、殺菌因子１４の前駆体１５となるオゾン及び過酸化水素が互いに反応して殺菌因子１４となるヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成する反応が進行している。

溶液１２中のオゾンのモル濃度に対する溶液１２中の過酸化水素のモル濃度の比は、望ましくは、０．５以上１０以下である。これにより、溶液１２中のオゾンのモル濃度が、強いオゾン臭を発生しない低い濃度である場合においても、高い殺菌力を有する殺菌水１３を得ることができる。

１．２ 殺菌水が製造される際の溶液中の各成分の濃度の時間変化
図２は、第１実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水が製造される際の溶液中の各成分の濃度の時間変化の概略を示すグラフである。

第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により殺菌水１３が製造される際には、オゾン及び過酸化水素が互いに反応しヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドが生成する。このため、図２に示されるように、溶液１２が作製されたタイミングＴ１から時間が経過するにつれて溶液１２中のオゾン濃度及び過酸化水素濃度が低下し、タイミングＴ２に溶液１２中のオゾン濃度及び過酸化水素濃度の少なくとも一方が０になる。なお、図２には、タイミングＴ２に溶液１２中のオゾン濃度のみが０になる例が示されている。このため、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間においては、溶液１２中のヒドロキシラジカル濃度及びヒドロペルオキシドラジカル濃度が緩やかに減少するが、タイミングＴ２より後の期間においては、溶液１２中のヒドロキシラジカル濃度及びヒドロペルオキシドラジカル濃度が急に減少する。なお、オゾン水１０が過酸化水素水１１と混合されずに放置された場合は、オゾン水１０中のオゾン濃度は、少なくとも３０分程度はそのまま維持される。

１．３ 殺菌済物体の製造方法
図３は、第１実施形態の殺菌水の製造方法により製造される殺菌水を利用する殺菌済物体の製造方法を示すフローチャートである。

第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により製造される殺菌水１３を利用する殺菌済物体の製造方法においては、図３に示されるように、ステップＳ１０１において、第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により殺菌水１３が製造される。

続くステップＳ１０２においては、製造された殺菌水１３が殺菌される物体に接触させられる。これにより、殺菌水１３に含まれるヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが殺菌される物体に作用し、殺菌される物体が殺菌され殺菌済物体に変化する。

ステップＳ１０２は、図２に示されるタイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間に実行される。これにより、ステップＳ１０２が、オゾン及び過酸化水素が互いに反応しヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成する反応の進行中に実行される。

１．４ 溶液及び殺菌水の液性
溶液１２及び殺菌水１３は、望ましくは５より大きい水素イオン濃度指数（ｐＨ）を有し、さらに望ましくは７より大きいｐＨを有する。これにより、殺菌水１３の殺菌力を向上することができる。また、溶液１２及び殺菌水１３は、望ましくは９より小さいｐＨを有する。溶液１２及び殺菌水１３が９以上のｐＨを有する場合は、オゾンと過酸化水素との反応が速く進み、得られる液体を間接処理のための殺菌水１３として使用することが困難になる傾向が現れるためである。このため、溶液１２及び殺菌水１３は、望ましくは５より大きく９より小さいｐＨを有し、さらに望ましくは７より大きく９より小さいｐＨを有する。

ｐＨの調整は、溶液１２及び殺菌水１３を緩衝液とすることにより行われてもよいし、クエン酸、水酸化ナトリウム等を水に溶解させることにより行われてもよいし、イオン交換膜を介して水を電気分解することにより行われてもよい。イオン交換膜を介して水を電気分解することにおりｐＨの調整が行われる場合は、ｐＨの調整のための試薬が不要になる。

１．５ 第１実験例
第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により殺菌水１３を製造した。

オゾン水１０は、生成装置から生成したオゾン水を水道水で希釈することにより作製した。過酸化水素水１１は、市販の過酸化水素水の試薬を水道水で希釈することにより作製した。溶液１２中のオゾン濃度は、８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルとした。溶液１２中の過酸化水素濃度は、溶液１２中のオゾン濃度である８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルの４倍から１００００倍までの範囲とした。溶液１２及び殺菌水１３のｐＨは、７とした。

製造した殺菌水１３について、溶液１２中のオゾン濃度に対する溶液１２中の過酸化水素濃度の比による殺菌桁数及びオゾン減少率の変化を測定した。

殺菌桁数の測定においては、殺菌前の菌液中の大腸菌数を測定した。また、製造した殺菌水１３を菌液に混合して３０秒かけて菌液の殺菌を行い、殺菌後の菌液中の大腸菌数を測定した。また、殺菌桁数は、殺菌前の大腸菌数に対する殺菌後の大腸菌数の比の常用対数の絶対値をとることにより得た。

オゾン減少率の測定においては、作製された直後の溶液１２中のオゾン濃度を測定した。また、作製されてから５分が経過した時点の溶液１２中のオゾン濃度を測定した。オゾン減少率は、前者のオゾン濃度に対する、前者のオゾン濃度と後者のオゾン濃度との差の比をとることにより得た。

溶液１２中のオゾン濃度に対する溶液１２中の過酸化水素濃度の比による殺菌桁数及びオゾン減少率の変化の測定の結果を図４のグラフに示す。

図４に示されるように、殺菌桁数は、当該比が概ね４倍以上約１０００倍以下である場合は、概ね２以上３以下となるが、当該比が概ね１０００倍以上である場合は、概ね０となる。

一方、オゾン減少率は、当該比が概ね４倍以上５００倍以下である場合は、概ね２０％以下となるが、当該比が概ね５００倍以上１００００倍以下である場合は、概ね９０％以上となる。

したがって、当該比が概ね５００倍以上１０００倍以下である場合は、高い殺菌力を有し高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水１３を得ることができる。ただし、当該殺菌水１３を得ることができる比の範囲は、上述した「３０秒」及び「５分」という時間が延長又は短縮された場合は変化する。

なお、溶液１２及び殺菌水１３のｐＨを８とした場合は、殺菌桁数を定量的に測定することができないほど殺菌水１３の殺菌力が著しく上昇した。

１．６ 第２実験例
第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により殺菌水１３を製造した。

オゾン水１０は、オゾナイザーで生成したオゾンを脱イオン水にバブリングすることにより作製した。過酸化水素水１１は、市販の過酸化水素水の試薬を脱イオン水で希釈することにより作製した。溶液１２中のオゾン濃度は、８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルとした。溶液１２中の過酸化水素濃度は、溶液１２中のオゾン濃度である８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルの０．４９倍から２０４倍までの範囲とした。溶液１２及び殺菌水１３のｐＨは、７とした。

製造した殺菌水１３について、第１実験例と同様に、溶液１２中のオゾン濃度に対する溶液１２中の過酸化水素濃度の比による殺菌桁数の変化を測定した。

溶液１２中のオゾン濃度に対する溶液１２中の過酸化水素濃度の比による殺菌桁数の変化の測定の結果を図５のグラフに示す。

図５に示されるように、殺菌桁数は、当該比が概ね０．５以上１０以下である場合は、概ね検出限界に達する６となるが、当該比が概ね０．５より小さい又は１０より大きい場合は、概ね２以上５以下となる。

したがって、当該比が概ね０．５以上１０以下である場合は、高い殺菌力を有する殺菌水１３を得ることができる。なお、第２実験例において測定された殺菌桁数が第１実験例において測定された殺菌桁数より著しく大きいのは、第１実験例においては塩素を含む水道水を用いていたが、第２実験例においては塩素を含まない脱イオン水を用いたため、塩素の影響でオゾンが失われることがなくなったためである。

１．７ 第１実施形態の効果
第１実施形態によれば、数μ秒から数ｍ秒程度の短い寿命しか有しないヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、長い寿命を有するオゾン及び過酸化水素から生成する。このため、殺菌水１３は、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが短い寿命しか有しないにもかかわらず、高いヒドロキシラジカル濃度及び高いヒドロペルオキシドラジカル濃度を有する。また、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水１３に付与する殺菌因子１４となる。これらにより、高い殺菌力を有する殺菌水１３を提供することができる。

また、第１実施形態によれば、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水に付与する殺菌因子１４となる。このため、殺菌水１３は、高いオゾン濃度を有しなくてもよい。また、第１実施形態によれば、オゾンがヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成するために消費される。このため、殺菌水１３は、高いオゾン濃度を有しない。これらにより、高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水１３を提供することができる。

２ 第２実施形態
２．１ 第１実施形態と第２実施形態との相違
第２実施形態の殺菌水１３の製造方法は、主に下記の点で第１実施形態の殺菌水１３の製造方法と相違する。

第１実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、オゾン水１０及び過酸化水素水１１を互いに混合することにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。これに対して、第２実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、水中にキャビテーションバブルを発生させキャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。これにより、第２実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、試薬を用いることなく、水から殺菌水１３を製造することができる。

２．２ 殺菌水の製造装置
図６は、第２実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。

図６に図示される殺菌水１３の製造装置１００は、環状管１１０、リアクタ１１２、冷却器１１４及びポンプ１１６を備える。殺菌水の製造装置１００がこれらの要素以外の要素を備えてもよい。

環状管１１０は、環状水路を有する。環状管１１０内の環状水路には、水が循環する。環状管１１０が管ではない部材に置き換えられてもよい。例えば、環状管１１０が環状ホースに置き換えられてもよい。

環状管１１０には、リアクタ１１２、冷却器１１４及びポンプ１１６が挿入される。このため、環状管１１０内の環状水路を循環する水は、リアクタ１１２、冷却器１１４及びポンプ１１６を順次に通過する。リアクタ１１２は、リアクタ１１２を通過する水を処理する。冷却器１１４は、冷却器１１４を通過する水を冷却する。ポンプ１１６は、ポンプ１１６を通過する水に流れを与える。これにより、冷却器１１４により冷却された水がリアクタ１１２により繰り返し処理され、処理された水中にオゾン及び過酸化水素が生成し、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。作製された溶液１２は、第１実施形態と同様に、殺菌水１３に変化する。製造された殺菌水１３は、第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により製造される殺菌水１３と同様に使用することができる。

製造装置１００は、分岐管１１８及びバルブ１２０をさらに備える。

分岐管１１８は、分岐水路を有する。分岐管１１８内の分岐水路は、環状管１１０内の環状水路から殺菌水１３の製造装置１００の外部に至る。製造された殺菌水１３は、分岐管１１８内の分岐水路を経由して製造装置１００の外部に取り出される。分岐管１１８が管ではない部材に置き換えられてもよい。例えば、分岐管１１８が分岐ホースに置き換えられてもよい。分岐管１１８が省略され、殺菌水１３が環状管１１０に形成された孔を経由して製造装置１００の外部に取り出されてもよい。

分岐管１１８には、バルブ１２０が挿入される。バルブ１２０が閉じられている間は、環状管１１０内の環状水路内の水が製造装置１００の外部に取り出されることなく環状管１１０内の環状水路を循環する。バルブ１２０が開かれている間は、殺菌水１３を分岐管１１８内の分岐水路を経由して製造装置１００の外部に取り出すことができる。

製造装置１００は、パルス電圧印加回路１２２をさらに備える。

パルス電圧印加回路１２２は、リアクタ１１２にパルス電圧を印加する。リアクタ１１２は、印加されたパルス電圧を用いてリアクタ１１２を通過する水を処理する。

パルス電圧印加回路１２２は、パルス電源１３０、第１の配線１３２及び第２の配線１３４を備える。

パルス電源１３０は、負極１４０及び正極１４２を備える。パルス電源１３０は、負極１４０と正極１４２との間にパルス電圧を発生させる。

第１の配線１３２及び第２の配線１３４は、発生したパルス電圧をパルス電源１３０からリアクタ１１２に伝送する。これにより、リアクタ１１２には、伝送されてきたパルス電圧が印加される。パルス電源１３０を備えリアクタ１１２にパルス電圧を印加するパルス電圧印加回路１２２が、他の種類の電圧印加回路に置き換えられてもよい。例えば、パルス電圧印加回路１２２が、直流（ＤＣ）電源を備えリアクタ１１２にＤＣ電圧を印加するＤＣ電圧印加回路、交流（ＡＣ）電源を備えリアクタ１１２にＡＣ電圧を印加するＡＣ電圧印加回路等に置き換えられてもよい。

２．３ リアクタ
図７は、第２実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置に備えられるリアクタの断面を模式的に図示する断面図である。

リアクタ１１２は、図７に図示されるように、筒状構造体１５０を備える。筒状構造体１５０は、リアクタ内水路１６０を有する。リアクタ内水路１６０は、環状管１１０内の環状水路に接続される。これにより、リアクタ１１２を通過する水Ｗは、リアクタ内水路１６０を流れる。

筒状構造体１５０は、ノズル１７０を備える。

ノズル１７０は、オリフィス形状を有する。このため、リアクタ１１２を通過する水Ｗがノズル１７０を通過する際には、水Ｗの流速が速くなり、水Ｗの圧力が低くなる。また、リアクタ１１２を通過する水Ｗがノズル１７０を通過した後には、水Ｗの流速が遅くなり、水Ｗの圧力が高くなる。これにより、ノズル１７０の付近においては、キャビテーションが発生する。すなわち、水Ｗがノズル１７０を通過する際には、水Ｗの圧力が低くなることにより、水Ｗが沸騰し、水Ｗ中にキャビテーションバブル１８０が発生する。また、水Ｗがノズル１７０を通過した後には、水Ｗの圧力が高くなることにより、発生したキャビテーションバブル１８０が消滅する。したがって、ノズル１７０は、水Ｗ中にキャビテーションバブル１８０を発生させる。また、リアクタ１１２は、キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間を有する。当該空間は、ノズル１７０の付近にある。キャビテーションバブル１８０を発生させるノズル１７０が、キャビテーションバブル１８０を発生させる他の種類の障害物に置き換えられてもよい。

リアクタ１１２は、第１の電極１９０及び第２の電極１９２を備える。

第１の電極１９０は、図６に図示されるように、第１の配線１３２を介して電気的に接地され、第１の配線１３２を介してパルス電源１３０の負極１４０に電気的に接続される。第２の電極１９２は、第２の配線１３４を介してパルス電源１３０の正極１４２に電気的に接続される。これにより、第１の電極１９０が接地電極となり、第２の電極１９２が高圧電極となり、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間にパルス電圧が印加され、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間に放電プラズマが発生する。第１の配線１３２が省略され、第１の電極１９０が負極１４０に直結されてもよい。第２の配線１３４が省略され、第２の電極１９２が正極１４２に直結されてもよい。

第１の電極１９０及び第２の電極１９２は、ノズル１７０の付近に配置される。これにより、キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に第１の電極１９０及び第２の電極１９２が配置され、キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に放電プラズマが発生する。したがって、第１の電極１９０、第２の電極１９２及びパルス電圧印加回路１２２は、当該空間に放電プラズマを発生させる放電プラズマ発生機構２００を構成する。第２実施形態においては、第１の電極１９０及び第２の電極１９２は、ノズル１７０より下流側に配置される。第１の電極１９０及び第２の電極１９２がノズル１７０内に配置されてもよい。

キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に発生した放電プラズマは、キャビテーションバブル１８０内にオゾン及び過酸化水素を生成する。オゾン及び過酸化水素は、試薬を用いることなく、水Ｗから生成される。生成したオゾン及び過酸化水素は、水Ｗに溶解し、互いに反応してヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成する。これにより、水、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含みヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが水に溶解している殺菌水１３が製造される。

キャビテーションバブル１８０は、主に水蒸気からなり、空気に由来する窒素をほとんど含まない。このため、キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に放電プラズマが発生した場合においても、窒素酸化物等の窒素を含む化合物はほとんど生成しない。このため、製造される殺菌水１３は、高い安全性を有する。

第１の電極１９０及び第２の電極１９２は、導電体からなり、例えば金属又は合金からなる。第１の電極１９０及び第２の電極１９２が、導電体、及び導電体の表面の一部を被覆するセラミックスを備える電極であってもよい。

第１の電極１９０及び第２の電極１９２は、棒状の形状を有し、筒状構造体１５０の径方向に延びる。第１の電極１９０及び第２の電極１９２の前端部は、リアクタ内水路１６０内に配置される。第１の電極１９０及び第２の電極１９２の後端部は、筒状構造体１５０の外部に配置される。第１の電極１９０及び第２の電極１９２の前端部は、筒状構造体１５０の軸方向すなわち水Ｗが流れる方向に互いに離される。

第１の電極１９０と第２の電極１９２との間の距離は、望ましくは４ｍｍ以上３２ｍｍ以下である。

第１の電極１９０と第２の電極１９２との間にパルス電圧が印加されることにより、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間の距離を長くすることができる。例えば、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間に交流電圧が印加される場合は、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間の距離を１６ｍｍ以上にすることが困難であるが、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間にパルス電圧が印加される場合は、第１の電極１９０と第２の電極１９２との間の距離を１６ｍｍ以上にすることが容易である。

パルス電圧のピーク電圧、パルス電圧のパルス幅、ポンプ１１６の吐出圧等は、オゾン及び過酸化水素が効率的に生成するように決められる。

２．４ 殺菌水の製造
製造装置１００により殺菌水が製造される際は、環状管１１０内の環状水路に水Ｗが満たされる。満たされる水Ｗは、純水であってもよいし、水道水等の若干の不純物を含む水であってもよい。

続いて、バルブ１２０が閉じられる。

続いて、ポンプ１１６が動作させられる。これにより、水Ｗが環状管１１０内の環状水路を循環し、キャビテーションバブル１８０が発生する。ポンプ１１６の吐出圧は、望ましくは０．１ＭＰａ以上１．５ＭＰａ以下である。

続いて、冷却器１１４が動作させられる。これにより、循環する水Ｗが望ましくは約４℃まで冷却される。

続いて、パルス電源１３０が動作させられる。これにより、パルス電圧が第１の電極１９０と第２の電極１９２との間に印加され、キャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に放電プラズマが発生する。パルス電圧の周波数は、望ましくは１０ｋＨｚ以下である。パルス電圧のピーク電圧は、望ましくは１５ｋＶ以下である。パルス電圧のパルス幅は、望ましくは半値全幅で１μ秒以下である。

発生した放電プラズマは、オゾン及び過酸化水素を生成する。オゾン及び過酸化水素は、互いに反応してヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成する。これにより、殺菌水１３が製造される。

続いて、バルブ１２０が開けられる。

続いて、製造された殺菌水１３が分岐管１１８内の分岐水路を経由して製造装置１００の外部に取り出される。

製造装置１００によれば、水Ｗ中にキャビテーションバブル１８０を発生させキャビテーションバブル１８０が発生させられる空間に放電プラズマを発生させる処理が水Ｗに対して繰り返し行われる。これにより、高いヒドロキシラジカル濃度及び高いヒドロペルオキシドラジカル濃度を有する殺菌水１３を製造することができる。

また、製造装置１００によれば、水Ｗが冷却されることにより、オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルの水Ｗへの溶解度を高くし、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルの寿命を長くすることができる。

２．５ 実験例
製造装置１００を使用して殺菌水１３を製造した。

水Ｗの量は、０．８リットルとした。第１の電極１９０と第２の電極１９２との間の距離は、３２ｍｍとした。パルス電圧の周波数は、５ｋＨｚとした。パルス電圧のパルス幅は、半値全幅で１μ秒以下とした。水Ｗに投入されたエネルギー密度は、４２０００Ｊ／リットルとした。溶液１２及び殺菌水１３のｐＨは、７とした。

製造された殺菌水１３について、殺菌桁数を測定した。

殺菌桁数の測定においては、殺菌前の菌液中の大腸菌数を測定した。また、製造した殺菌水１３を菌液に混合して２０分かけて菌液の殺菌を行い、殺菌後の菌液中の大腸菌数を測定した。また、殺菌桁数は、殺菌前の大腸菌数に対する殺菌後の大腸菌数の比の常用対数の絶対値をとることにより得た。

測定された殺菌桁数は、２．５桁であった。

また、製造された殺菌水１３中のオゾン濃度及び過酸化水素濃度を測定した。殺菌水中のオゾン濃度は、測定限界以下であった。殺菌水１３中の過酸化水素濃度は、２００ｐｐｍであった。

殺菌力を有する殺菌水１３が得られていること、及び過酸化水素が存在していることから、実施の形態２の殺菌水１３の製造方法においても、オゾン及び過酸化水素からヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成していると推定される。

２．６ 変形例
製造装置１００以外の製造装置により殺菌水１３が製造されてもよい。例えば、空気を水中に放出することにより水中にバブルを発生させバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液を作製する製造装置により殺菌水１３が製造されてもよい。

２．７ 第２実施形態の効果
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、数μ秒から数ｍ秒程度の短い寿命しか有しないヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、長い寿命を有するオゾン及び過酸化水素から生成する。このため、殺菌水１３は、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが短い寿命しか有しないにもかかわらず、高いヒドロキシラジカル濃度及びヒドロペルオキシドラジカル濃度を有する。また、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルは、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水１３に付与する殺菌因子となる。これらにより、高い殺菌力を有する殺菌水１３を提供することができる。

また、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが、接触した物体を殺菌する殺菌力を殺菌水１３に付与する殺菌因子となる。このため、殺菌水１３は、高いオゾン濃度を有しなくてもよい。また、第２実施形態によれば、オゾンがヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成するために消費される。このため、殺菌水１３は、高いオゾン濃度を有しない。これらにより、高い安全性を有し強いオゾン臭を発生しない殺菌水１３を提供することができる。

３ 第３実施形態
３．１ 第２実施形態と第３実施形態との相違
第３実施形態の殺菌水１３の製造方法は、主に下記の点で第２実施形態の殺菌水１３の製造方法と相違する。

第２実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、水中にキャビテーションバブルを発生させキャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。これに対して、第３実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、水中にキャビテーションバブルを発生させキャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している混合前溶液が作製される。また、作製された混合前溶液にオゾン水を混合することにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。

３．２ 殺菌水の製造装置
図８は、第３実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。

図８に図示される殺菌水１３の製造装置２０１は、図６に図示される殺菌水１３の製造装置１００と同じく、環状管１１０、リアクタ１１２、冷却器１１４、ポンプ１１６、分岐管１１８及びバルブ１２０を備える。

また、製造装置２０１は、図６に図示される殺菌水１３の製造装置１００と異なり、オゾナイザー２１０をさらに備える。

オゾナイザー２１０は、オゾン水を生成し、生成したオゾン水を分岐管１１８内の分岐水路に供給する。これにより、冷却器１１４により冷却された水がリアクタ１１２により繰り返し処理され、処理された水中にオゾン及び過酸化水素が生成し、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している混合前溶液が作製される。また、作製された混合前溶液に、殺菌因子を生成し長い寿命を有するオゾンを含むオゾン水が混合される。これにより、高い殺菌力を有する殺菌水１３を製造することができる。オゾナイザー２１０が、他の種類のオゾン水供給部に置き換えられてもよい。

オゾナイザー２１０により生成されるオゾン水は、環状管１１０内の環状水路から殺菌水１３の製造装置２０１の外部に至る分岐管１１８内の分岐水路に供給される。これにより、供給されたオゾン水がリアクタ１１２を通過せず、供給されたオゾン水にキャビテーションに伴う衝撃が加わってオゾン水に含まれるオゾンがオゾン水から出ることを抑制することができる。

４ 第４実施形態
４．１ 第２実施形態と第４実施形態との相違
第４実施形態の殺菌水１３の製造方法は、主に下記の点で第２実施形態の殺菌水１３の製造方法と相違する。

第２実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、水を循環させ、水中にキャビテーションバブルを発生させキャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。これに対して、第４実施形態の殺菌水１３の製造方法においては、水を循環させず、水中にキャビテーションバブルを発生させキャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させることにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している混合前溶液が作製される。また、作製された混合前溶液にオゾン水を混合することにより、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液１２が作製される。作製された溶液１２は、第１実施形態と同様に、殺菌水１３に変化する。製造された殺菌水１３は、第１実施形態の殺菌水１３の製造方法により製造される殺菌水１３と同様に使用することができる。

４．２ 殺菌水の製造装置
図９は、第４実施形態の殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する際に使用される殺菌水の製造装置を模式的に図示する図である。

図９に図示される殺菌水１３の製造装置３００は、図６に図示される殺菌水１３の製造装置１００と同じく、リアクタ１１２、冷却器１１４、ポンプ１１６及びバルブ１２０を備える。

また、製造装置３００は、図６に図示される殺菌水１３の製造装置１００と異なり、環状管１１０及び分岐管１１８に代えて管２２０を備え、オゾナイザー２１０をさらに備える。

管２２０には、リアクタ１１２、冷却器１１４及びポンプ１１６が挿入される。このため、管２２０内の水路を流れる水は、リアクタ１１２、冷却器１１４及びポンプ１１６を順次に通過する。リアクタ１１２は、リアクタ１１２を通過する水を処理する。冷却器１１４は、冷却器１１４を通過する水を冷却する。ポンプ１１６は、ポンプ１１６を通過する水に流れを与える。これにより、冷却器１１４により冷却された水がリアクタ１１２により処理され、処理された水中にオゾン及び過酸化水素が生成し、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している混合前溶液が作製される。

オゾナイザー２１０は、オゾン水を生成し、生成したオゾン水を管２２０内の水路のリアクタ１１２より下流側に供給する。これにより、作製された混合前溶液に、殺菌因子を生成し長い寿命を有するオゾンを含むオゾン水が混合される。これにより、高い殺菌力を有する殺菌水１３を製造することができる。オゾナイザー２１０が、他の種類のオゾン水供給部に置き換えられてもよい。

オゾナイザー２１０により生成されるオゾン水は、管２２０内の水路のキャビテーションバブル１８０が発生させられる空間より下流側に供給される。これにより、供給されたオゾン水がリアクタ１１２を通過せず、供給されたオゾン水にキャビテーションに伴う衝撃が加わってオゾン水に含まれるオゾンがオゾン水から出ることを抑制することができる。

４．３ 実験例
第４実施形態の殺菌水１３の製造方法により殺菌水１３を製造した。

溶液１２中のオゾン濃度は、８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルとした。溶液１２中の過酸化水素濃度は、溶液１２中のオゾン濃度である８．３×１０^−４ｍｍｏｌ／リットルの０．４倍から１４９倍までの範囲とした。溶液１２及び殺菌水１３のｐＨは、７とした。

溶液１２中のオゾン濃度に対する溶液１２中の過酸化水素濃度の比による殺菌桁数の変化の測定の結果を図１０のグラフに示す。

図１０に示されるように、殺菌桁数は、当該比が概ね０．５以上１０以下である場合は、概ね検出限界に達する６となるが、当該比が概ね０．５より小さい又は１０より大きい場合は、概ね２以上５以下となる。

したがって、当該比が概ね０．５以上１０以下である場合は、高い殺菌力を有する殺菌水１３を得ることができる。なお、第４実施形態の実験例において測定された殺菌桁数が第１実施形態の第１実験例において測定された殺菌桁数より著しく大きいのは、第１実施形態の第１実験例においては塩素を含む水道水を用いていたが、第４実施形態の実験例においては塩素を含まない脱イオン水を用いたため、塩素の影響でオゾンが失われることがなくなったためである。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ オゾン水
１１ 過酸化水素水
１２ 溶液
１３ 殺菌水
１４ 殺菌因子
１５ 前駆体
１００，２０１，３００ 製造装置
１１２ リアクタ
１２２ パルス電圧印加回路
１７０ ノズル
１８０ キャビテーションバブル
２１０ オゾナイザー
Ｗ 水

Claims (13)

1. 水、オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含み、
   オゾン、過酸化水素、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが水に溶解しており、
   接触した物体を殺菌する殺菌力を有する
   殺菌水。
2. オゾン及び過酸化水素が互いに反応してヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成する反応が殺菌水中で進行している
   請求項１の殺菌水。
3. 前記反応の進行が開始する時点において、オゾンのモル濃度に対する過酸化水素のモル濃度の比が０．５以上１０以下である
   請求項２の殺菌水。
4. ５より大きいｐＨを有する
   請求項１から３までのいずれかの殺菌水。
5. a) 水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している溶液を作製する工程と、
   b) 前記溶液中でオゾン及び過酸化水素を互いに反応させてヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを生成させ、前記溶液を、水、ヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルを含みヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが水に溶解しており接触した物体を殺菌する殺菌力を有する殺菌水に変化させる工程と、
   を備える殺菌水の製造方法。
6. 前記溶液及び前記殺菌水は、５より大きいｐＨを有する
   請求項５の殺菌水の製造方法。
7. 前記溶液中のオゾンのモル濃度に対する前記溶液中の過酸化水素のモル濃度の比が、０．５以上１０以下である
   請求項５又は６の殺菌水の製造方法。
8. 前記殺菌水は、水に溶解しているオゾン及び過酸化水素をさらに含む
   請求項５から７までのいずれかの殺菌水の製造方法。
9. 工程a)は、
   a-1) 水からオゾン及び過酸化水素を生成する工程
   を備える
   請求項５から８までのいずれかの殺菌水の製造方法。
10. 工程a-1)は、
    a-1-1) 水中にキャビテーションバブルを発生させる工程と、
    a-1-2) 前記キャビテーションバブルが発生させられる空間に放電プラズマを発生させる工程と、
    を備える
    請求項９の殺菌水の製造方法。
11. 前記工程a-1)は、水、オゾン及び過酸化水素を含みオゾン及び過酸化水素が水に溶解している混合前溶液を作製し、
    工程a)は、
    a-2) 前記工程a-1)の後に前記混合前溶液にオゾン水を混合する工程
    をさらに備える
    請求項９又は１０の殺菌水の製造方法。
12. d) 請求項５から１１までのいずれかの殺菌水の製造方法により殺菌水を製造する工程と、
    e) 前記殺菌水を物体に接触させ、前記物体を殺菌済物体に変化させる工程と、
    を備える殺菌済物体の製造方法。
13. 工程e)は、オゾン及び過酸化水素が互いに反応しヒドロキシラジカル及びヒドロペルオキシドラジカルが生成する反応の進行中に実行される
    請求項１２の殺菌済物体の製造方法。

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