TWI313254B - - Google Patents

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1313254 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於—種帶電微粒子水，及分散由帶電微粒 水形成之霧的環境的形成方法。 【先前技術】 日本專利2G〇H7Q514號專利公開了藉由在水中施加 ^何可以形成帶電微粒子水，帶電微粒子水釋放到空中 劑使^於其吸附力能得到顯著提高’而可以作為高效吸塵 另外’活性化學物質游離基的化學反應性能極好且且 2良好的分解異味成分及除臭的功能也是已知的Η旦是了 八氣中的不穩定性及壽命短暫，使得其與異味成 二;彳=:經消失。因此，要能夠充分發揮游離 _ 0\本專利特開日召53-141167 ?虎公報及日本專利 試著利用含有游離基的微 於這些帶電微粒子水的粒 2均疋《級財大小的餘，缺乏在 -田囷等的除臭/殺菌效果還不夠理想。 【發明内容】 u 有，於此’本發明是針對解決以往 ===!:是可以提供具有奈米級尺寸粒子直 4且含有游離基的帶電微粒子水。 13835pif 5 1313254 本發明的帶電微粒子水，通過把經過微化處理後，使 粒子直徑達到奈米級尺寸的帶電微粒子水中含有游離基， 既延長了化學性不敎的游離基的壽命 册 電，子水向空間的擴散性，從而，不但可以 附者於室内牆壁、衣服、窗簾等物體表面的異味，同時， ^可以有效地作用於細菌、黴g、病毒或花粉等的過敏物， 降低它們的活性。另外，也可以增加皮膚的保濕性。 之霧另—目的在於提供分散由帶電微粒子水形成 之霧的裱拢的形成方法，該方法由如下環節組成： 及於==對雜、於上_極之間供給水的供水裝置以 ;逃電極之間施加電壓的電壓施加震置； 一邊_水供給裝置供給水至上述電極之間， 施加高電壓，而生成不僅含有了獅基且粒子直 仅為3〜i〇〇nm的帶電微粒子水的霧；以及 把所得到的帶電微粒子水的霧供給至所希望的空間， ^空間中形成分散由帶電微粒子水形成之霧的環境。 ，用這種方法’可以穩定地形成充滿有粒子直徑在 空間。nm的圍内、粒子直徑比較均勻的帶電微粒子水的 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 明如下了文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 【實施方式】 下面，參考附圖對本發明帶電微粒子水及其生成方法 13835pif 6 1313254 進行詳細介紹。 首先準備-對電極、於上述電極之間供給水的供水 置以及於上述電極之間施加電壓的電壓施域置，二、 =水裝置向電極供水，-邊給電極之間施加敎的高電 塾，这樣就可以生成本發明的帶電微粒子水。詳細情況如 丨1 上所f ’主要是使用由以下幾部分組成的靜電i;心 置.貯水相卜下端插入貯水箱丨水中的數根棒狀輸水體2、 保持輸水體2並為水施加電壓的第_電極3、安置在 水體2頂端對應位置的第二電極4、於第—電極和第^ 極（3、4)之間施加高電壓的高壓装置5。 作為供水裝置的輸水體2使用的是多孔質材料，利用 毛細管對水的吸附擴散魏，將貯水箱丨中的水從下端輸 ，輸士體2的上端。利用毛細管的吸附擴散不但可以穩 定地輸送水’同時可以生成粒子直徑均勻的帶電微粒子 水’因此’、最好使用多孔陶兗材料，特別是氣孔率 10〜60%、 粒子直徑為1〜觸叫的多孔喊材料，當然，也可以使用 毛财材料。另外，輸水體2的上部為錐尖狀，其尖端的 直徑最好在G.5麵以下。數根輪水體2以第—電極3的中 心為圓4距離排列’其頂部可以突出於第—電極3達到 指定的南度’以利用第-電極3達到固定輸水體2的目的。 在本圖所㈣靜電霧化裝置巾，6根輸水體2位於正六角 形的頂點部分且彼此均勻分佈。 第一電極4，其中央有—個開σ 40，通過用絕緣材料 製成的筒狀體6安裝在第一電極3上。因此，在筒狀體6 13835pif 7 1313254 =部空間生成的本發_帶電錄子水將通 =部散發。正如圖1B所^如⑼的 面分佈著以中心Q為圓心、以%丄 、 距! 開〇 Ο為同心圓的圓周上，等間 =分佈著點P ’而又以點p為圓心形成了半 =形開nc2(圖中有6個），輸水體2的尖部正好位於 形開口 C2中心的p處’因此，與各個圓形開口 C2 ，接的第二電極4的外緣41同位於其中心位置 的頂部之間的間隔為R2。此外，第-電極3和第二電極 可以使用含有％i等導電材料的合成樹脂或sus金屬等。 _利用靜電霧化裝置生成帶電微粒子水的原理如圖2所 不:貯水箱1内的水彻由多孔材料製成的輸水體2的毛 細皆的吸喊散制，從下端魏騎尖頂部，作為生成 帶電微粒子水的原料水，可以使用自來水、地下水、電解 ^、PH調整水、礦泉水、含有維生素c或氨基酸等有益 成分的水、摻入芳香劑或除臭劑等添加劑的混合液等。在 通過毛細管的吸附擴散作用將水輸送到輸水體 部的狀態下，用高壓裝置5給第一電極3和第二= 間施加高電壓，則被吸附到輸水體2頂部 分裂，從而被霧化。在本實施狀態下，給第—電極^ 了電極4之間施加的電場強度為7〇〇〜12〇〇v/mm時，不但 可獲得直徑為3〜lOOrnn的奈米級別尺寸的粒子，同時，還 可以使帶電微粒子水霧中含有羥基遊離物、超氧化物等游 離基。 U835pif 8 1313254 另外’通過調整構成輸水體2的多孔材料的材質及形 狀、，水體2與第二電極4之間的距離、施加給第一電極 3和第一電極4之間的電壓和電流量等，可以獲得所希望 得到的奈米級尺寸粒子的直徑。例如，當施加的電場強度 為700〜12〇()V/mm時’則生成水霧的粒子直徑多為3〜2〇nm 和3〇〜5〇細’而當電場強度為90〇V/mm時，則可獲得粒 子直徑在16〜20nm之間比較均句的水霧。 通過上述方式獲得的帶電微粒子水的第一個特點是粒 子的直徑為奈来級別的尺寸。在本說明書中，奈米級別尺· W曰的疋小於1微米的粒子直徑，而當粒子直徑大於工微 f的時候’其向空間的擴散性則下降，因此，不能使帶電 微粒子水充分分散到所希望環境空間的每—個角落。另 外’帶電微粒子水中含有的活性物質和電荷量也會得到減. 少’難於達到預期的除臭效果及對細菌和過敏物質的非活 性化效果。 因此’在本發明中，帶電微粒子水的較佳直徑為 3 lOOnm (電移動度為i〜〇 〇〇lcm2/v sec)，粒子直徑小於 籲 jnm時，帶電微粒子水中含有的游離基的壽命將變短，可 月b會▼來不能把帶電微粒子水均勻地散發向空間的結果， 特別是當向存在障礙物的空間散發帶電微粒子水的時候， 很難將水霧擴散到每一個角落。同時，當粒子直徑超過 lOOnm的時候，帶電微粒子水將很難透過直徑為7〇〜1〇〇nm 的皮膚角質層的間隙：’難於起到^呆證皮膚保濕性的作用。 本發明帶電微粒子水的第二個特點是含有游離基，雖 13835pif 9 1313254 =對游，基的種類沒有特殊的限定，但若含有經基游離 土、超氧化物、一氧化氮游離基、氧游離基等，則效果更 佳。因為，這些游離基反應性能高，且從空氣中^ ^蒸氣中即可獲得，無需準備特別原料，並可穩定搵^ 含有游離基的帶電微粒子水。 八 ^本發明的帶電微粒子水的帶電極性雖沒有特別的規 疋，但是，當帶有負電的時候，不但可以獲得除臭效果， 同時可以獲得負離子效果而具有降低疲勞壓力的作用。另 H將第—電極3設為負電極，第二電極4設為接地電極， 1f有負電的帶電微粒子水的水霧可以通過第二電極4 開口 40擴散到指定的空間。、 -本發明的帶電微粒子水除可以含有游離基外，也可同 ，含有酸性化學物質，這時，對典型的胺類鹼性異味成分 等具有更加良好的除臭作用。對於酸性物質的種類沒有^ 別要求，但為了能夠穩定地提供含有酸性物質的帶電微粒 子水，並且免除添加產生酸性物質原料的麻煩，最好是氮

類氧化物和有機酸這些可以直接從空氣中的氮和二氧化碳 中獲得的物質。 此外，本發明的帶電微粒子水可以含有硝酸、亞硝酸、 亞硝酸水和物等物質中的至少一種，這樣，可以保持帶電 微粒子水的弱酸性，不僅增加消除鹼性異味的作用，同時 可以獲得對皮膚的滲透效果和保濕效果。 將上述方式產生的帶電微粒子水提供給指定的空間， 形成充滿帶電微粒子水霧的環境，較好是以〇 lg/hr以上、 13835pif 10 1313254 特別是0.5g/hf的速度提供水霧，其供應速度可以通過測定 靜電霧化裝置的貯水箱的水量變化進行計算。 但是’當第一電極3為接地電極，給第二電極4施加 負電壓而生成帶電微粒子水的時候，輸水體2的材質最好 選用通過貯水箱1所提供的水的pH值可以使其帶有負電 的材料。也就是說，作為帶電微粒子水之原料所使用的水 中含有Ca、Mg等礦物質，通過毛細管的吸附擴散作用， 匕們被傳送到輸水體的頂部後，與空氣中的C〇2發生反 應’在輸水體的頂部將析出CaC〇3、Mg〇等，並吸附在其 · 頂邻，匕們將阻礙靜電霧化，也就會影響到帶電微粒子水 霧的生成。 因此，根據所使用水的pH值來選擇多孔陶瓷材料， 就可以利用多孔材料内部毛細管產生的電浸透流的作用， 組織分佈在水中的Mg離子和Ca離子向輸水體的頂部 透。 圖3A顯示的是，在使用等電位點的ρΉ值低於水的 pH值的材料製成的輸水體2生成帶有負電的帶電微粒子 2時候的電浸透流模式。例如，利用多孔石夕土製成的輸 水體的情況下’通過多孔石夕土與水的接觸，將產生雜醇 基的乖離’多孔石夕土毛細管的内壁將帶有負電，其表面將 til電荷的不動層’在不動層之上又會形成擴散有正電 :的擴散層’獲得雙重電層。圖巾“s”表示雙重電層的 /月面 Z表示動電位。在此狀態下，如以第一電極3 為負極、第二電極4為接地電極形成電場後，正如圖中箭 13835pif 11 1313254 =所示’將向負極方向產生電浸透流’這樣，分散 的離子等㈣齡姑輪錢2_部相反 田方向机動。因此，就可以實現利用毛細管的吸附 將帶電微粒子水送到輸水體2的頂部，又阻止水 Mg離子和Ca離子向輸水體2頂部的流動。 7的 圖」B與上述情況相反，顯示的是在使用等電位點的 ΡΗ^南於水的pH值的材料製成的輸水體]生成帶有正電 的帶電微粒子水的時候的電浸透流模式。例如，利用多孔 鎮土製成的輸水體的情況下，通過多孔鎂土與水的接觸， 多孔鎂土毛細管的内壁將帶有正電，其表面將形成負電荷 的不動層’在残層之上又會形錢散有貞電荷的擴散 層’從而獲得雙重電層。在此狀態下，如以第_電極3為 正極第一電極4為接地電極形成電場後，正如圖中箭頭 所示，將向正極方向產生電浸透流，這樣，分散于水中的 Mg離子和Ca離子等物質就會被該電浸透流所吸引向與 輸水，2的頂部相反的方向流動。因此，就可以實現利用 毛細官的吸附擴散作用將帶電微粒子水送到輸水體2的頂 部’又阻止了水中的Mg離子和Ca離子向輸水體2頂部的 流動。 由上述結果可以得出結論，所用水的pH值在10以上 時，則選等電位點pH值在1〇以下的陶瓷材料；反之，所 用水的pH值在7〜1〇之間時，則選等電位點pH值在7以 下的陶瓷材料。表丨是多孔陶瓷材料的等電位點pH值表。 13835pif 12 1313254 表一 陶竟材料 等電位點pH 矽土 ——-—__ 1〜2 氧化锆 ~—--- 4 5〜7 氧化紐 — 7〜9 鎮土 ~――~~~~ 12 實驗例 】用11 1A的褒置生成了帶電微粒子水霧，帶電微粒 子水的$成條件如下’以第-電極3為負極，氣孔率4〇%， 粒子直控3μΠ1’使用的多孔材料輸水體2尖部的直徑為 0.2^mm ’給電極之間施加了 9〇〇v/mm的電場強度。從貯 水箱1水4的減少4計算Λ本實施例巾帶電微粒子水的供 應速度為0.5g/hr’另外，因為第二電極4是接地電極，所 以’通過開口 40散發出的帶電微粒子水的極性為負。 ,利用微分型電移動度檢測儀（DMA，WAIKOFU興業 製造）測定電移動度，根據斯托克法則換算粒子直徑，求 出了所彳于到的帶電微粒子水的直徑。結果表明，可以準確 檢測帶電微粒子水的粒子直徑，同時，通過調整靜電霧化 裝置的結構及運行條件，可以獲得控制粒子直徑所需要的 資訊反饋，從而可以獲得所需要的奈米級別尺寸的粒子直 徑。比如，通過檢測所生成的帶電微粒子水的電移動度， 就可以根據斯托克法則從電的移動度來計算出帶電微粒子 13835pif 13 1313254 水的直徑的推測值，根據這一推測值，就可以根據自己所 需要的帶電微粒子水的粒子直徑，對施加給電極之間的電 場強度進行微調。 粒子直徑的測定結果如圖4所示，圖4中的“A”顯 示了本實施例中帶電微粒子水的粒度分佈範圍，表明在 20mn附近達到峰值，分佈範圍在1〇〜3〇nm之間這一狹小

的範圍内。圖4中# “B”為使用冠狀放電電極而生成的 負離子，在10〜3〇nm附近範圍内的粒子數（分子數）比較 少，而在lnm附近的粒子數（分子數）明顯增多。另外， 圖4中帶電微粒子水A和負離子B隨著時間產生的粒子數 量變化如圖5所示，通過該曲線圖可以得知，粒子直和為 1〇〜3〇mn的帶電微粒子水a，其壽命是負離子b的4 ^以 將π電微粒子水溶入含有旋轉阻陷劑的溶液後可以 定游離基，_電子自旋共振光譜法（ESR)可以測定 電微粒子水中所含有的游離基。

利用電子自旋共振光譜法（ESR)對本實施例 微粒子f巾所含有的_基_定結果如® 6所示。在 6中，“P1”表示檢測出游離基的高峰， 物質氧化錳的高峰。通過以上方式 二^ ^電微粒子水4負電，粒子直徑為1G〜3Gnm，含有; 下面介紹含有游離基的帶電微粒子水的^ 效果是通過異味氣體與帶電微粒子水中的_基發生似 13835pif 14 1313254 反應而實現的。下面是游離基與以乙醛為首的各種異味氣 體發生的化學反應式，“ · 0H”代表羥基游離基。 乙醛： CH3CHO+6 · 0H+02—2C02+5H20 氣氣. 2NH3+6 . OH~^N2+6H2〇 醋酸： CH3COOH+4 - 0H+02->2C02+4H20 甲烷氣： CH4+4 · 0H+02—C02+H20 一氧化碳： CO+2 · OH—C02+4H20

一氧化氮： 2N0+40H—N2+202+2H20 曱醛： HCHO+4 · 0H-^C02+3H20 圖7是用本實施例生成的帶電微粒子水對容量為3公 升之反應室内含有濃度為lOppm的乙醛進行一小時處理後 的結果。圖7中的“A”代表本實施例帶電微粒子水的除 臭效果，資料顯示，經過60分鐘處理後，乙醛的濃度減少 到測定開始時的佩。圖7㈣“B”代表湘冠狀放電 電極生成的粒子直徑為Inm的負離子處理的結果，“c，， 是未經處理的結果。 此外還確認了將本實施例的帶電微粒子水喷到黴菌 上，60分鐘後黴菌的存活率為，可以認為，這是 游離基發揮了分解黴菌菌絲的作用。 ^另外，利用移動内管型離子移動度/質量分析裝置對帶 電微粒^水巾含有的酸性化學物冑雜了酸，結果如圖 及表所示。另外’在將帶電微粒子水注入純水中後， 13835pif 15 1313254 爲第93115047號中文說明書無劃線修正頁 修正日期：95年10月20曰 也可以利用離子光譜儀測定帶電微粒子水中所含有的酸性 化學物質。 表二 分子量 化學方程式 離子數 分子量 化學方程式 離子數 46 N〇2- 33 179 HN03N〇3-(H2〇)3 3399 62 N〇3- 11669 187 ? 1847 80 N〇3-(H2〇) 3677 188 N〇3-(H2〇)7 1879 89 COOHHCOO- 1291 196 N03N〇3-(H2〇)4 850 98 N〇3-(H20)2 3383 197 HN03N〇3-(H20)4 2272 107 C00HHC00-(H20) 654 206 N〇3-(H20)8 5491 108 NO2NO3- 229 214 no3no3-(h2o)5 735 116 N〇3-(H2〇)3 3072 215 hno3no3-(h2o)5 1487 124 no3no3- 8858 224 n〇3-(h2〇)9 1144 125 HN03N03 15836 232 N03N〇3-(H2〇)6 833 134 N〇3-(H20)4 1847 233 HN03N〇3-(H2〇)6 1683 142 N03N〇3-(H20) 3448 242 N〇3-(H20),〇 507 143 HN03N〇3-(H20) 8335 250 N03N〇3-(H2〇)7 719 152 N〇3-(H20)5 4837 251 HN03N〇3-(H2〇)7 1144 160 no3no3-(h2o)2 3138 268 N03N〇3-(H2〇)8 605 161 HN03N〇3-(H20)2 6014 269 HN03N〇3-(H20)5 1373 170 N〇3-(H20)6 2059 286 N03N〇3-(H2〇)9 507 178 N03N〇3-(H2〇)3 1589 287 hno3no3-(h2o)9 768 ?:無法鑑定的物質 16 13835pif 1313254 這-測定結果顯示，本實施例中的帶電微粒子水含有 從空氣巾的氮和二氧化碳等轉化而成的氮氧化物及有機酸 等各種酸性活性物質。 另外，把從杉樹花粉中提取的抗原Cryjl暴露在本實 施例的帶電微粒子水環境中，進行ELISAS驗的結果如圖 11所示，抗原體由初期狀態（空白blank)經過1 〇分鐘後 減少了一半。需說明的是，在本試驗中，當粒子直徑小於 3nm及大於5〇nm的時候，沒有取得上述明顯的抗原體非 活性化的效果。另外，粒子直徑為3〜5〇nm這樣極其細小 的帶電微粒子水幾乎賴整线巾的濕度沒有任何影響。 此外，將利用圖1的靜電霧化裝置生成的帶電微&子 水放入圓筒型容器（直徑55x20〇m)内，從一侧的開口部 位用噴霧器噴病毒溶液，在另一端用微量測定儀回收病 毒，通過溶菌斑法確認了抗病毒效果。結果顯示，回收的 液體中的溶菌斑數量遠遠少於將病毒暴露在負離子狀態下 的數量。 另外，還將大腸菌0-157暴露在本實施例的帶電微粒 子水環境中，經過30分鐘後，結果表明非活性化率達到 100%。可以認為’這是因為帶電微粒子水中的活性物質形 成了菌體表面的蛋白’抑制了菌體的繁殖。 另外’圖12是將皮膚直接暴露於本實施例的帶電微粒 子水的環境中’皮膚含水量的變化情況。圖12中的“a” 使用本實施例帶電微粒子水的試驗結果，“B”是使用冠 狀放電電極產生的粒子直徑為lnm的負離子時的試驗結 13835pif 17 1313254 果，結果齡’通過使縣實施_帶電錄子水，延長 了保濕時間。 此外，用涼水降低手指的溫度後，使其暴露於本實施 ，▼有負電的π電微粒子水環境中，對保溫時間進行了測 定，結果如圖13所示。圖13中的“Α”是使用本實施例 的π電微粒子水的试驗結果曲線，“Β”是直徑為 lnm的 負離子的試驗結果曲線’ “c”是不含帶電微粒子水及負 離子的試驗結果轉。結果顯示，使用本實關的帶電微 粒子水比使用負離子有更明顯的促進體溫上升的效果。 通過上述介紹可以確認，奈米級尺寸的帶電微粒子水 在消除異味、促使誘發花粉症物f的非活性化以及空氣中 病毒和細_的非活性化、去除空氣中的㈣及抗黴等各 個方面具有優良的效果。 如上所述，本發明的帶電微粒子水具有奈米級尺寸的 士立子直控’並含有游離基’與微米蚊寸的帶電微粒子水 2 ’顯著地提高向空_擴散性，這樣不但可以使得帶 ，微粒子水擴制非常狹小的縫隙㈣，同時可以利用所 =游離基有效地分解異味成分，起職除異味、使細菌、 函、病毒以及花粉等過敏物質發生非活性化轉變的作用。 另外’本發鴨決了過去壽命短暫賴米級尺寸帶電 雷：Γ所未能解決的問題’比如，可以使含有游離基的帶 =子水㈣地散發到整健_境，在為人類提供更 舒適的居住環境及作業環境方面具有重要的作用。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 U835pif 18 1313254 限定本發明，任何料此技藝者，在顿離本 和範圍内’當可作些許之更動與雜，因 ς之知神 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。明之保護 【圖式簡單說明】 ° 視圖圖以及圖1Β為分麟示靜電霧化裝置的正視圓及俯 圖2是帶電微粒子水的生絲理示意圖。 口 :ΑΘΤ_1Β:分別顯示水内部電荷移動的說明圖。 圖4疋顯不π電微粒子水粒子直徑分佈的 變化顯示所生成的帶電錄子水醜子數量的時間 圖（^)是帶電微粒子水中的游離基的電子自旋共鳴光譜 果曲=是_帶電錄子錢行的乙时雜能測定结 圖8疋帶電微粒子水中的質量並 的非===電微粒子水對杉^—試驗 角==微粒子水進行的冷水負荷後的皮膚 溫度料·粒子Μ㈣冷水負荷後的手指 13835pif 19 1313254 【主要元件符號說明】 1 :貯水箱 2 :輸水體 3 :第一電極 4 ·第二電極 5:高壓裝置 6 :筒狀體 40、C卜 C2 :開口 41 :外緣 Q :圓心 Rl、R2 :半徑 20 13835pif

Claims (1)

1. !313254 爲第93115〇47號中文專利範圍無劃線修正本 期:96年丨〇月存 年*月F1 十、申請專利範圍： —一… 種帶電微粒子水，其特徵是對在 %加高電壓而生成的帶雪舛初 ’隹大頂4的水 子直㈣3 1 料電微粒子水的粒 于直仫為3〜100nm，以及該帶電微粒子水含 粒子直锂為奈米級尺寸，且該帶 ’ 土 祕物、—氧域_基及氧_基其中的 忾曰清專利範圍第】項所述的帶電微粒子水，JL特 徵疋該V電微粒子水含有酸性化學物質。 ，、特 申請專利範圍第2項所述的帶電微粒子水，里特 被疋該帶電微粒子水含有氮氧化物或有機酸。子U 忾曰# 2請專利範圍第1項所述的帶電微粒子水，1特 被疋该帶電微粒子水至少 ^ ^ % 亞俩水合物其中的一種！有抓、硝酸水合物亞顧及 徵是該帶彻_粒子水，其特 方法^^：電微粒子水形成之霧的環境的形成 以及鬥於該對電極之間供給水的一供水裝置 ::之間施加電壓的-電壓施加裝置； 於兮對^用°亥水供給襄置供給水至該對電極之間，一邊 於該對電極之間施加雷 透 壓，而生成不僅含有了又為7〇0〜12簡麵的高電 電微粒子水㈣；以及1錄子直㈣3〜iGQnm的帶 13835pif 1313254 壓，而生成不僅含有了游離基且粒子直徑為3〜lOOnm的帶 電微粒子水的霧；以及 把所得到的帶電微粒子水的霧供給至所希望的空間， 在該空間中形成分散由帶電微粒子水形成之霧的環境。 13835pif 22