WO2004105958A1 - 帯電微粒子水、および帯電微粒子水でなるミストが分散された環境の形成方法 - Google Patents

帯電微粒子水、および帯電微粒子水でなるミストが分散された環境の形成方法 Download PDF

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Hiroshi Suda
Yasunori Matsui
Narimasa Iwamoto
Toshiyuki Yamauchi
Shigekazu Azukizawa
Takayuki Nakada
Tomonori Tanaka
Tomohiro Yamaguchi
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Matsushita Electric Works, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for forming an environment in which charged fine particle water and a mist composed of charged fine particle water are dispersed.
  • the charged fine particle water generated by imparting electric charge to water has a high adsorptivity when released into the air, so it can be used as an efficient collecting agent. No. has been proposed.
  • radicals which are active chemical species, are known to have high chemical reactivity and are excellent in decomposing and deodorizing malodorous components, but they are unstable in air and have a short lifespan. It disappeared before the reaction. Therefore, it was difficult to obtain the effect of the radical for + minutes.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides charged fine particle water having a particle diameter of nanometer size and containing radicals.
  • the charged fine particle water of the present invention has a longer life by containing chemically unstable radicals in the finely divided charged fine particle water having a nanometer size, and has a property of diffusing the charged fine particle water into a space.
  • By improving odor it is possible to effectively deodorize odorous components attached to indoor walls, clothes, curtains, and the like. It can also effectively produce and inactivate allergens such as bacteria, rhizobia, viruses, and pollen.
  • allergens such as bacteria, rhizobia, viruses, and pollen.
  • a further object of the present invention is to provide a method for forming an environment in which the mist composed of the above-mentioned charged fine particle water is dispersed, and the method includes the following steps:
  • Preparing a pair of electrodes Preparing a pair of electrodes, water supply means for supplying water between the electrodes, and voltage applying means for applying a voltage between the electrodes;
  • a high voltage is applied between the electrodes to generate mist composed of charged fine particle water containing radicals and having a particle size of 3 to 1 O O nm;
  • the particle size within the range of 3-1 O O nm is filled with the relatively uniform charged fine particle water, and the space can be formed stably.
  • FIGS. 1A and 1B are an exploded perspective view and a top view of a device for generating charged fine particle water of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the principle of generation of charged fine particle water.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are explanatory diagrams showing movement of electric charges in the water carrier.
  • H4 is a graph showing the particle size distribution of the charged fine particle water.
  • FIG. 5 is a graph showing the change over time in the number of particles of generated / charged fine particle water.
  • FIG. 6 is a chart of electron spin resonance spectrum (ESR) of radicals in charged fine particle water.
  • FIG. 7 is a graph showing the measurement results of acetate aldehyde decomposition performance using charged fine particle water.
  • Figure 8 shows a quality spectrum chart of charged fine particle water.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of inactivation evaluation of cedar pollen antigen by charged fine particle water in an ELIS II test.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in the electrical conductivity of the stratum corneum after a cold water load due to charged fine particle water.
  • FIG. 11 is a graph showing a change in finger temperature after a cold water load due to charged fine particle water.
  • the charged fine particle water of the present invention comprises a pair of electrodes, a water supply means for supplying water between the electrodes, and a voltage application means for applying a voltage between the electrodes, and water is supplied between the electrodes by the water supply means. It can be generated by applying a predetermined high voltage between the electrodes while supplying.
  • a water tank 1 a plurality of rod-shaped water carriers 2 whose lower ends are immersed in water in the water tank "I, A first electrode 3 for applying a voltage to water, a second electrode 4 arranged at a position facing the tip of the water carrier 2, and a high voltage between the first and second electrodes (3, 4).
  • an electrostatic atomizer mainly composed of a voltage applying means 5 for applying a voltage.
  • the water carrier 2 as a water supply means is formed of a porous material, and uses the capillary phenomenon to draw up water in the water storage tank 1 from the lower end and convey the water to the upper end. Water is transported stably by capillary action, and from the viewpoint of producing charged fine particle water having a uniform particle size, porous ceramic materials, particularly gas mosquitoes, have an L ratio of 10 to 60% and a particle size of 1 to 1 It is preferable to use a 00 m porous ceramic material; use ⁇ , felt or the like. Still, the upper end of the water carrier 2 is formed in a needle shape. For example, it is preferable that the diameter of the needle-like tip is 0.5 mm or less.
  • the plurality of water carriers 2 are arranged at regular intervals on a circumference centered on the center of the first electrode 3 and are protruded from the upper surface of the first electrode 3 at a predetermined height. Preferably, it is held by the first electrode 3.
  • six water carriers 2 are arranged apart from each other so as to be located at the corner vertices of a regular hexagon.
  • the second electrode 4 has a central port 40 and is attached to the first electrode 3 via a tubular body 6 made of an insulating material.
  • the charged fine particle water of the present invention is formed in the inner space of the cylindrical body 6 and is radiated to the outside via the opening 40.
  • the seki b40 has a large circular opening C1 formed with a radius R1 around the center Q, and points P at equal intervals on a circle concentric with the circle OC1. It has a shape formed by merging with small circles C2 (six in the figure) with a radius R2 centered at each of the points P.
  • the center P of each circular opening C2 has a needle-like shape of the water carrier 2.
  • the electrode 3 and the second electrode 4 are both mixed with a conductive material such as It can be formed of a metal such as SUS.
  • Fig. 2 shows the principle of generation of charged fine particle water using this electrostatic atomizer.
  • the water in the water storage tank 1 is conveyed from the lower end of the water carrier 2 made of a porous material to the needle-like tip by capillary action.
  • water used as the raw material for charged particulate water include tap water, groundwater, electrolyzed water, pH-adjusted water, mineral water, water containing useful components such as vitamin C and amino acids, aloma oil, air freshener, etc. Can be used.
  • a high voltage E (3) is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 by the voltage applying means 5 to The water is sucked into the upper end of 2 and water is caused to undergo Rayleigh splitting and atomized.
  • the electric field intensity applied between the first electrode 3 and the second electrode 4 is 7 OO to 1200 V mm. Then, a mist composed of charged fine particle water containing radicals such as a hydroxyl radical and a superoxide is obtained while obtaining particles g having a nanometer size of 3 to 100 nm.
  • the first characteristic of the charged fine particle water obtained as described above is that it has a particle diameter of nanometer size.
  • the nanometer size refers to a particle diameter of 1 micron or less, and when the particle diameter is "! Micron or more, the diffusivity into the space is reduced. It is practically impossible to realize an environment because the water is dispersed to a large extent, and since the active species and the electric charge contained in the charged fine particle water are reduced, the deodorizing effect and the inactivation of bacterial allergens are reduced. It will be difficult to achieve enough.
  • the more preferable particle size of the charged fine particle water of the present invention is 3 to 10 nm (electrical mobility is 0.1 to 0.001 cm 2 / vsec). If the particle diameter is less than 3 nm, the life of the radicals contained in the charged fine particles may be shortened, and it may be difficult to uniformly provide the effect of the charged fine particle water in the space. In particular, when the charged fine particle water is diffused into a space having an obstacle, it becomes difficult to diffuse the charged fine particle water to every corner of the space. If the particle diameter exceeds 10 O nm, charged fine particles are found in the gap between the stratum corneum of the skin, which is said to be about 0 to 100 nm. Since it is difficult for water to penetrate, it may be difficult to keep the skin moist.
  • the second feature of the charged fine particle water of the present invention resides in containing radicals.
  • the type of radical is not limited, but preferably contains hydroxyl radical, sulfur monoxide, nitric oxide radical, and oxygen radical. Since these radicals are highly reactive and are generated from oxygen and water vapor in the atmosphere, there is no need to use a raw material for radical generation, and the radical-containing charged fine particle water can be generated stably.
  • the polarity of the charged fine particle water of the present invention is not particularly limited, but by charging the water negatively, not only the deodorizing effect but also the stress reduction effect known as the so-called negative ion effect can be obtained. it can. If the first electrode 3 is used as a negative electrode and the second electrode 4 is used as a ground electrode, a mist composed of negatively charged and charged fine particle water is supplied to a desired space through the opening 40 of the second electrode 4. be able to.
  • the charged fine particle water of the present invention may contain acidic chemical species in addition to radicals. In this case, it works more effectively on alkaline odor components such as amine compounds, which are typical malodor components.
  • acidic species nitrogen oxides and organic acids can be generated from nitrogen and carbon dioxide in the atmosphere, so that the charged fine particles containing acidic species can be stabilized without adding raw materials. Can be generated.
  • the charged fine particle water of the present invention may contain at least one of nitric acid, ⁇ -carboxylic acid hydrate, nitrous acid and nitrite hydrate.
  • the charged fine particle water weakly acidic, it is possible to obtain not only the effect on the alkaline odor component but also the effect of penetrating the skin and the moisturizing effect.
  • the mist generated by the above-described apparatus is supplied to a desired space to disperse the charged fine particle water and form an environment, more than 0.1 g / hr, particularly preferably more than 0.5 g / hr. It is desirable to supply the mist at a ratio of This feed can be measured by the amount of water reduction in the reservoir 1 of the electrostatic atomizer.
  • the water carrier 2 with a material having points.
  • water used as a raw material for charged fine particle water contains minerals such as Ca and Mg
  • the C a and 1 ⁇ 1 that have been transported to the tip of the transport body by capillary action are in the air.
  • 00 2 and Hanhisashi, C a C_ ⁇ 3, M g O, etc. is deposited adhering to the tip portion of the carrier. The formation of these precipitates impedes electrostatic atomization, that is, the formation of charged fine particle water.
  • Figure 3A shows the electroosmotic flow when the pH at the equipotential point is lower than the pH of water and negative water is charged using the water carrier 2 made of a material. It is a figure which shows typically.
  • the water carrier 2 is formed of porous silica
  • silanol groups are dissociated by contact between the porous silica and water, the inner wall of the capillary of the porous silica becomes negatively charged, and a positively charged immobile layer is formed on the surface thereof. Is formed.
  • a positive charge is diffused on the immobile layer to form a diffusion layer, and thus, an electric double layer is obtained.
  • the slip plane in the electric double layer is shown, and ⁇ Z ⁇ indicates the zeta potential.
  • Fig. 3B shows a case where the water at the equipotential point is positively charged using the water carrier 2 made of a material having a higher pH than the water to generate charged fine water, which is opposite to the above case. It is a figure which shows electro-osmotic flow typically.
  • the water carrier 2 is formed of porous magnesia
  • the inner wall of the porous magnesia capillary is positively charged by contact of the porous magnesia with water, and a negatively charged immobile layer is formed on the surface thereof.
  • the pH of the water used is 10 or more, use a ceramic material having a pH at the equipotential point of 10 or less.
  • Table 1 shows p at the equipotential point of the porous ceramic material. Shows the H value.
  • a mist composed of charged fine particle water was generated.
  • the conditions for the generation of charged fine particle water were as follows: the first electrode 3 was used as a negative electrode, a porous water carrier 2 having a porosity of 40%, a particle diameter of 3 / m, and a needle-like tip diameter of 0.25 mm. Then, an electric field strength of 900 V mm was applied between the electrodes. From the amount of water reduction in the water storage tank 1, the supply amount of the charged particulate water in the present example was 0.5 gZhr. In addition, since the second electrode 4 serves as a ground electrode, the polarity of the charged fine particle water released from the frame 40 is negative.
  • the particle diameter of the obtained charged fine particle water is determined by measuring the electric mobility using a differential electric mobility measuring device (manufactured by DMAZ Waikov Kogyo) and converting it to the particle diameter based on the law of Stokes. Was.
  • a differential electric mobility measuring device manufactured by DMAZ Waikov Kogyo
  • This enables accurate measurement of the particle size of the charged fine particle water, and also enables a feed-back on controlling the particle size with respect to the operating conditions of the structure of the electrostatic atomizer. It is possible to obtain a nanometer-sized particle size.
  • the electric mobility of the generated charged fine particle water is measured, an estimated value of the particle size of the charged fine particle water is obtained from the electric mobility based on the law of space, and a desired value is obtained using the estimated value.
  • the intensity of the electric field applied between the electrodes may be finely adjusted so that charged fine particle water having a particle diameter is obtained.
  • Fig. 4 shows the measurement results of the particle diameter.
  • "Pama shows the particle size distribution of the charged fine particle water of the present example, and shows that it has a narrow distribution of 10 to 30 nm with a peak near 2 O nm.
  • ⁇ corona It is a negative ion generated by using the discharge electrode.
  • the number of particles (number of molecules) around 10 to 30 nm is small, and the number of particles (number of molecules) around 1 nm is remarkably large.
  • the change in the number of particles over time of the charged fine particle water A and the negative ion B is shown in Fig. 5. From this graph, the charged fine particle water A having a particle diameter of 10 to 30 nm has a lifetime that is at least four times longer than the negative ion B. It turns out that it is long.
  • the radicals contained in the charged fine particles are stabilized by introducing water of the charged fine particles into a solution containing a spin trapping agent, and then the electron spin resonance spectrum method (E SR).
  • E SR electron spin resonance spectrum method
  • In 16 is a peak for detection of radicals, and is a peak of manganese oxide which is a standard substance.
  • the charged fine particles of this example were negatively charged, had a particle size of 10 to 30 nm, and contained radicals.
  • a deodorizing effect of charged fine particle water containing radicals will be introduced.
  • This deodorizing effect is realized by the chemical reaction between the odor gas and the radicals in the charged fine particles.
  • the following is a chemical tandem formula of radicals and various odors including acetoaldehyde. "O hT represents a hydroxy radical.
  • Carbon monoxide CO + 2 ⁇ OH ⁇ C0 2 +4 H 2 0
  • FIG. 7 shows the results obtained by treating 1 O p of acetate aldehyde in a champer having an internal volume of 3 Uter with the charged fine particle water of this example for 1 hour.
  • 7 ⁇ indicates the deodorizing effect of the charged fine particle water of the present example, and it was confirmed that the aldehyde concentration was reduced to 40% at the start of the measurement in 60 minutes of the treatment time.
  • “ ⁇ ” is a case treated with negative ions having a particle diameter of 1 nm generated using a corona discharge electrode, and “ ⁇ ” is a case not treated.
  • the acidic chemical species contained in the charged fine particle water is still measured by a drift tube type ion mobility / mass spectrometer. The results are shown in FIG.
  • the acidic chemical species contained in the charged fine particle water can be measured by ion chromatography after introducing the charged fine particles into pure water. Table 2
  • This measurement result indicates that the charged fine particle water of this example contains acidic active species such as nitrogen oxides and organic species, which are considered to be generated from atmospheric nitrogen and carbon dioxide. ing.
  • FIG. 9 the result of the ELISA test performed by exposing the antigen Cry j1 extracted from cedar pollen to the charged fine particle water of the present experiment is shown in FIG. 9.
  • a result was obtained in which the amount of the antigen was halved in about 10 minutes from the initial state (blank).
  • the particle diameter is smaller than 3 nm and when the particle diameter exceeds 50 nm, it is impossible to obtain the remarkable antigen inactivation effect as described above.
  • the extremely small charged particle water with a particle size of 35 Onm has almost no effect on humidity adjustment in the air.
  • the virus solution was sprayed from one end opening into a cylindrical container ( ⁇ i) 55 x 200 mm) into which the charged fine particle water generated by the electrostatic atomizer of FIG. 1 was supplied,
  • the virus was collected from the other end opening using an impinger and the antiviral effect was confirmed by the plaque method. The result was that the number of plaques in the recovered solution was much smaller than when the virus was simply exposed to meibs ions. It is.
  • FIG. 10 shows the case where the charged fine particle water of the present example was used, and the case of “ ⁇ using negative ions generated using a corona discharge electrode and having a particle diameter of 1 nm. It shows that the moisturizing time is prolonged by using the charged fine particle water of this example.
  • nanometer-sized charged fine particle water is effective for deodorization, inactivation of pollen pollen-causing substances, inactivation of airborne viruses and bacteria, removal of airborne mold, and antifungal effect. It was confirmed that when ⁇ , the effect was excellent in many points.
  • the charged fine particle water of the present invention has a particle diameter of nanometer size and contains radicals, so that the diffusibility to space is remarkably improved as compared with the charged fine particle water of micron size.
  • charged fine particle water can penetrate into very narrow and gaps, effectively decompose malodorous components and the like by radicals, make them odorless, and in addition to bacteria, power bacteria, viruses and pollen, etc. It acts effectively on allergens to inactivate them.

Abstract

ヒドロキシルラジカル、スーパーオキサイドのようなラジカルを含むとともに、例えば、３～１００ｎｍのナノメータサイズの粒子径を有する帯電微粒子水を提供する。この帯電微粒子水は、一対の電極間に水を供給しながら、７００～１２００V／ｍｍの電界強度を電極間に印加することによって生成される。得られた帯電微粒子水を室内空間に拡散させることで、室内に付着した悪臭／雑菌成分などを効果的に脱臭／除菌することができる。

Description

¾a細書
帯電微粒子水、および帯電微粒子水でなるミス卜が分散され 環境の形成方法 技術分野
本発明は、帯電微粒子水、および帯電微粒子水でなるミス卜が分散され 環境の形成 方法に関するちのである。
水に電荷を付与することによって生成される帯電微粗子水は、空中に放出されると吸 着性が高い め効率のよい集壅剤として利用することが特開 200 1 - 1 705 1 4 号に提案されている。
一方、活性化学種であるラジカルは、 化学的に反庙性が高くて悪臭成分の分解 '無臭 化などに優れることが知られているが、空気中では不安定で寿命が短く、臭気成分と反 ¾する前に消滅してしまラ。そのため、ラジカルの効果を+分に得ることが困難であつ た。
また、ラジカルを含んだ微粒子水を用いることによって空気を清浄化する試みが特閧 昭 53—" 1 41 1 67号公報ゅ特閧 200 1—96 1 90号に提案されている。しかし ながら、これらの帯電微粒子水は粒子径がミクロンサイズである め空間への拡散性が 乏しく、離れ ところにある室内の壁面ゆ、衣服、 カーテンなどに付着し 悪臭/雑菌 成分を消臭 Z除菌する効果は未だ十分と言えない。 発明の開示
そこで、本発明は、 上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ナノメータ サイズの粒子径で且つラジカルを含 ことを特徴とする帯電微粒子水を提供する。
本発明の帯電微粒子水は、化学的に不安定なラジカルをナノメータサイズに微細化さ れた帯電微粒子水に含有させることで長寿命化するととちに、空間内への帯電微粒子水 の拡散性を改善することで室内の壁面、衣服、カーテンなどに付着した悪臭成分などを 効果的に無臭化することができる。 また、 細菌、 力ビ菌、 ウィルス、 あるいは花粉など のアレルゲンに対しても効果的に作 してこれらを不活性化することができる。さらに、 肌に対して高し M呆湿性能を提供することができる。 本発明のさらなる目的は、上記した帯電微粒子水でなるミス卜が分散され 環境の形 成方法を提供することにあり、 この方法は以下のステップを含 ¾：
一対の電極と、前記電極間に水を供給するための水供給手段と、前記電極間に電圧を印 加する電圧印加手段を準備し；
水供給手段により前記電極間に水を供給しながら、電極間に高電圧を印加してラジカル を含有するとともに粒子径が 3〜1 O O nmである帯電微粒子水でなるミス卜を生成 し；
得られたミストを所望の空間に供給することにより、前記空間に帯電微粒子水でなるミ ス卜が分散されだ環境を形成する。
この方法によれば、 3- 1 O O nmの範囲内にある粒径が比較的均一な帯電微粒子水 で満たされ ^空間を安定して形成することができる。
本発明のさらなる特徴およびそれがも らす効果は，以下に述べる発明を実施するた めの最良の形態からより明確に理解されるだろう。 図面の簡単な説明
図 1 Aおよび図 1 Bは、本発明の帯電微粒子水の生成装置の分解斜視図および上面図で あ ·£。
図 2は、 帯電微粒子水の生成原理を示す概念図である。
図 3Aおよび図 3Bは、 水搬送体内の電荷の移動を示す説明図である。
H4は、 帯電微粒子水の粒径分市を示すグラフである。
図 5は、 生成され/ ά帯電微粒子水の粒子数の時間変化を示すグラフである。
図 6は、帯電微粒子水中のラジカルの電子スピン共鳴スぺク卜ル（E S R)のチヤ一卜 である。
図 7は、 帯電微粒子水によるァセ卜アルデヒド分解性能測定結果を示すグラフである。 図 8は、 帯電微粒子水中の質蚤スペクトルチヤ一卜ある。
図 9は、帯電微粒子水による杉花粉抗原の E L I S Α試験による不活性評価結果を示す グラフである。
図 1 0は、帯電微粒子水による冷水負荷後の肌角質層の導電率変化を示すグラフである。 図 1 1は、 帯電微粒子水による冷水負荷後の手指温度の変化を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態にかかる帯電微粒子水お よびその生成方法について詳細に説明する。
本発明の帯電微粒子水は、一対の電極と、電極間に水を供給する めの水供給手段と、 電極間に電圧を印加する電圧印加手段を準備し、水供給手段により電極間に水を供給し ながら、所定の高電圧を電極間に印加することにより生成することができる。具体的に は、図 1 Aに示すように、貯水槽 1と、 下端を貯水槽" I内の水に浸している複数本の棒 状の水搬送体 2と、水搬送体 2の保持及び水に対する電圧の印加の めの第 1電極 3と、 水搬送体 2の先端と対向する位置に配置される第 2電極 4と、第 1および第 2電極（3、 4)間に高電 ffiを印加する電圧印加手段 5とで主として構成される静電霧化装置を使用 することが好ましい。
水供給手段としての水搬送体 2は多孔質材料で形成され、毛細管現象を利用して貯水 槽 1内の水を下端部から吸い上げて上端部に水を搬送する。毛細管現象により安定に水 を搬送するとともに、粒子径の揃つだ帯電微粒子水を生成する觀点から多孔質セラミッ ク材料、特に気孑 L率が 1 0〜60%,粒子径が 1〜 1 00 mの多孔質セラミ ' ク材料 の使用が好ましい；^、 フェル卜等を用いてちょい。 まだ、水搬送体 2の上端部は針状に 形成され、 例えば、 針状先端の直径を 0. 5mm以下とすることが好ましい。 複数本 の水搬送体 2は、第 1電極 3の中央を中心とする円周上に等間隔で配置されるととちに、 第 1電極 3の上面から所定高さで突出するよラに第 1電極 3によって保持されること が好ましい。 HIの静電霧化装置においては、 6本の水搬送体 2が正六角形の角頂点に位 置するように亙レ、から離して配置されて \る。
第 2電極 4は中央に関口 40を有し、絶縁材料でなる筒状体 6を介して第 1電極 3に 取り付けられる。 しだがつて、 筒状体 6の内空間で本発明の帯電微粒子水が形成され、 開□ 40を介して外部に放散される。 図 "I Bに示すように、 関ロ40は、 中心 Qの周 りに半径 R1で形成される大きな円形開口 C1と、この円形閧 OC 1と同心円にある円 周上に等間隔で点 Pが配置され、 この点 Pの各 を中心とする半径 R2の小さな円形 閧ロ C2 (図では 6個）とを合体させ 形状を有する。各円形開口 C2の中心 Pには水 搬送体 2の針状先端が位置する。 したがって、各円形閧 D C2に面する第 2電極 4の縁 部 4 1とその中心に位置する水搬送体 2の針状先端の間は一定距離 R2で離されてい る。尚、第"！電極 3と第 2電極 4は共にカーポンのような導電材を混入し 合成樹脂や S U Sのような金属で形成することができる。
この静電霧化装置を用い 帯電微粒子水の生成原理を図 2に示す。貯水槽 1内の水は 多孔質材料でなる水搬送体 2の下端から毛細管現象によって針状先端に搬送される。帯 電微粒子水の原料となる水としては、 例えば、 水道水、 地下水、 電解水、 P H調整水、 ミネラルウォーター、 ビタミン Cやアミノ酸等の有用成分が入っ 水、ァロマオイルゆ 芳香剤ゆ消臭剤等が添加されている水を使用することができる。水搬送体 2の先端に毛 細管現象によって水を供給している状態で、電圧印加手段 5によって第 1電極 3と第 2 電極 4の間に高電圧を E(3加すれば、水搬送体 2の上端部に吸い上げられ 水がレイリ一 分裂を起こして霧化する。本実施形態おいては、第 1電極 3及び第 2電極 4間に印加す る電界強度を 7 O O〜1 200Vノ mmとすると、 3〜1 00 nmのナノメータサイズ の粒子 gになるとともに、 ヒドロキシラジカル、スーパ一オキサイド等のラジカルを含 有する帯電微粒子水でなるミス卜が得られる。
尚、水搬送体 2を構成する多孔質体の材質ゆ形状、水搬送体 2と第 2電極 4との距離、 第 1電極 3及び第 2電極 4間に印加する電圧値ゆ電流値などを制御することで、目的と するナノメータサイズの粒子径の粒子を得ることができる。例えば、 700〜1 200 V/mmの電界強度を与えた時、粒子径が 3〜20 n mのミス卜と粒子径が 30〜50 n mのミス卜が多く発生し、電界強度を 900 V/mmとすると 1 6〜 20 n mの粒子 径の揃った帯電微粒子水でなる Sス卜を得ることができる。
次に、上記のょラにして得られた帯電微粒子水の第 1の特徴は、ナノメータサイズの 粒子径を有することにある。本明細書において、ナノメータサイズとは 1ミクロン以下 の粒子径を言い、粒子径が"！ミクロン以上になると空間内への拡散性が低下するために、 所望の空間に帯電微粒子水でなるミス卜が喁々まで分散され 環境を実現することが 実質的に不可能である。ま^、帯電微粒子水に含まれる活性種ゆ電荷璗が減少する め、 脱臭効果および細菌ゆアレルゲンの不活性化を十分に達成することが困難になる。
本発明の帯電微粒子水のより好ましい粒子径は、 3〜1 0〇nm (電気移動度が 0. 1〜0. 00 1 c m2/ vsec)である。粒子径が 3 nm未満になると、帯電微粒子に含 まれるラジカルの寿命が短くなつて帯電微粒子水の効果を空間内に均一に提供するこ とが困難になる恐れがある。特に、障害物を有する空間に帯電微粒子水を拡散させる場 合は、空間の隅々に帯電微粒子水を拡散させることが困難になる。ま^、粒子佳が 1 0 O n mを超えると、了 0~ 1 00 n m程度といわれている肌の角質層の隙間に帯電微粒 子水が浸透し難くなるので、 肌の保湿性の確保が困難になる恐れがある。
本発明の帯電微粒子水の第 2の特徴は、ラジカルを含有することにある。ラジカルの 種類に限定はないが、 ヒドロキシルラジカル、 ス一八 °一オキサイド、 一酸化窒素ラジカ ル、酸素ラジカルを含 ¾ことが好ましい。 これらのラジカルは反 性が高く、 ま ^大気 中の酸素ゆ水蒸気から生成するのでラジカル生成用原料を用いる必要がなく、ラジカル 含有帯電微粒子水を安定して生成することができる。
本発明の帯電微粒子水の帯電極性は特に限定はされないが、マイナスに帯電させるこ とによつて脱臭作用だけでなく、し、わゆるマイナスイオン効果として知られるス卜レス 低減効果を得ることができる。尚、第 "1電極 3を負極とし第 2電極 4をグランド電極と すれば、マイナスに帯電し 帯電微粒子水でなるミス卜を第 2電極 4の開ロ40を介し て所望の空間に供給することができる。
本発明の帯電微粒子水はラジカルに加えて酸性化学種を含有してもよい。この場合は、 代表的な悪臭成分であるアミン化合物などのアルカリ性臭気成分に対しより効果的に 作甩する。酸性化学種に特に限定はないが、 窒素酸化物や有機酸であると、大気中の窒 素ゆ二酸化炭素から生成できるので、原材料を添加することなく酸性化学種含有帯電微 粒子水を安定して生成することができる。
ま 、 本発明の帯電微粒子水は、 硝酸、 δ肖酸水和物、 亜硝酸、 亜硝酸水和物の少なく とも 1つを含有してもよい。 この場合は、 帯電微粒子水を弱酸性に保つことで、 アル力 リ性臭気成分への作用だけでなく、 肌への浸透効果ゆ保湿効果を得ることができる。 上記した装置によって生成され ミス卜を所望の空間に供給して帯電微粒子水が分 散され/ £環境を形成する場合は、 0. 1 g/ h r以上、 特に好ましくは 0. 5 g/h r 以上の割合でミストを供給することが望ましい。この供給盪は静電霧化装置の貯水槽 1 内の水の減少量によつて測定できる。
ところで、第 1電極 3を接地し、第 2電極 4にマイナスの電圧を印加して帯電微粒子 水を生成する場合は、貯水槽 1から供給される水の ρ Η幢でマイナスに帯電する等電位 点を備えた材料で水搬送体 2を形成することが好ましい。すなわち、帯電微粒子水の原 料として使用される水に C a, Mg等のミネラル成分が含まれている場合、毛細管現象 で搬送体の先端部まで搬送されだ C a， 1\ 1 が空気中の002と反廂し、 搬送体の先端 部に C a C〇3, M g O等が析出付着する。 これらの析出物の生成は静電霧化、 すなわ ち帯電微粒子水の生成を阻害する。 そこで、使用する水の 纏を考慮して多孔質セラミック材料を選 すれぱ、多？ L質 材料内の毛細管に生じる電気浸透流を利用して水中に 散している M gイオンゆ、 C a イオンが搬送体の針状先端に進 のを防止することができる。
図 3 Aは、等電位点での p Hが水の p Hよりち低し、材料でなる水搬送体 2を使用して マイナスに帯電しだ帯電微粒子水を生成する場合における電気浸透流を模式的に示し 図である。 例えば、 多孔質シリカで水搬送体 2を形成する場合、多孔質シリカと水と の接触でシラノール基が乖離して多孔質シリカの毛細管内壁がマイナスに帯電し、その 表面にプラス電荷の不動層が形成される。ま/ £、不動層の上にプラス電荷が拡散し 拡 散層が形成されるので、 これらによって電気 2重層が得られる。 図中、 ま電気二重 層におけるすべり面を示し、 〃Z〃はゼータ電位を示す。 この状態において、 倒えぱ、 第 1電極 3を負極とし、第 2電極 4をグランド電極となるように電場をかけると、図中の 矢印で示すように、負極に向かう方向に電気浸透流が発生し、水に分散している M gィ オンゆ C aイオンを水搬送体 2の針伏先端から遠ざかる方向に移動させることができ る。 レだがって、水を毛細管現象により水搬送体 2の針状先端に移動させながら、 M g イオンや C aイオンが針状先端に進 のを阻止することができる。
図 3Bは、上記の場合とは逆に、等電位点での p Hが水の p Hよりち高い材料でなる 水搬送体 2を使用してプラスに帯電し 帯電微粒子水を生成する場合における電気浸 透流を模式的に示し 図である。例えば、多孔質マグネシアで水搬送体 2を形成する場 合、 多孔質マグネシアと水の接触で多孔質マグネシアの毛細管内壁がプラスに帯電し、 その表面にマイナス電荷の不動層が形成される。まだ、不動層の上にマイナス電荷; ^拡 散し 拡散層が形成されるので、これらによって電気 2重層が得られる。 この状態にお いて、例えば、 第 1電極 3を正極とし、第 2電極 4をグランド電極となるように電場を かけると、図中の矢印で示すように、正極側に向かう電気浸透流が発生し、水に分散し ている M gイオンや C aイオンをこの流れに引き込んで水搬送体 2の針!)犬先端から遠 ざかる方向に移動させることができる。 これにより、水を毛細管現象により水搬送体 2 の針伏先端に移動させながら、 M gイオンゆ C aイオンが針状先端に進 ¾のを阻止する ことができる。
以上の理由により、使用される水の p Hが 1 0以上であれば、等電位点の p Hが 1 0 以下となるセラミック材料を使用し、水の p Hが了〜 1 0であれぱ、等電位点の p Hが 7より低いセラミック材料を使用する。表 1に多孔質セラミック材料の等電位点での p H値を示す。
表 1
Figure imgf000009_0001
(実施例）
図 1 Αの装置を用し \て帯電微粒子水でなるミス卜を発生させた。帯電微粒子水の生成 条件としては、 第 1電極 3を負極とし、 気孔率が 40%、 粒子径が 3 / m、 針状先端の 直径が 0. 25 mmの多孔質水搬送体 2を使用し、電極間に 900 V mmの電界強 度を印加し 。貯水槽 1内の水の減少量から、本実施例における帯電微粒子水の供給衋 は〇. 5 gZh rであった。 ま ίό、 第 2電極 4がグランド電極となるので、 閧ロ40か ら放出される帯電微粒子水の極性はマィナスであつだ。
得られた帯電微粒子水の粒子径は、微分型電気移動度計測器（DMAZワイコフ興業 製）を甩いて電気移動度を計測し、ス卜ークスの法則に基づいて粒子径に換算すること により求めた。これにより、帯電微粒子水の粒子径の正確な測定が可能となるとともに、 静電霧化装置の構造ゆ運転条件に対して粒子径の制御に関するフィ一ド八'ックが可能 となり、 目的とするナノメータサイズの粒径を得ることが可能になる。例えば、 生成さ れた帯電微粒子水の電気移動度を計測し、ス卜一クスの法則に基づいて電気移動度から 帯電微粒子水の粒子径の推定値を求め、この推定値を用いて所望の粒子径を有する帯電 微粒子水が得られるように電極間に印加する電界強度を微調整すればよい。
粒子径の測定結果を図 4に示す。 図 4中、 "ΑΊま本実施例の帯電微粒子水の粒度分布 を示しており、 2 O nm付近をピークとして、 1 0〜30 n mの狭い分布を持つことが わかる。 図 4中、 ΒΊ コロナ放電電極を用いて生成し マイナスイオンであり、 1 0 ~30nm付近の粒子数（分子数）が少なく、 1 n m付近の粒子数（分子数）が顕著に 多いことがわかる。 ま 、 図 4の帯電微粒子水 Aおよびマイナスイオン Bの時間経過 に伴う粒子数の変化を図 5に示す。このグラフより 1 0〜30nmの粒子径を有する帯 電微粒子水 Aはマイナスイオン Bより 4倍以上寿命が長いことがわかる。
帯電微粒子 に含まれるラジカルは、帯電微粒子水をスピン卜ラヅプ剤が含まれた溶 液に導入することによってラジカルを安定化した後、電子スピン共鳴スぺク卜ル法（E S R) によって測定できる。 本実施例の帯電微粒子水 A中のラジカルを電子スピンス ぺク卜ル法によって測定した結果を！ 6に示す。 1 6中、 はラジカルの検出ピー クであり、 ΡΒΊま標準物質である酸化マンガンのピークである。 これにより、 本実施 例の帯電微粒子は、マイナスに帯電し、 1 0〜30 n mの粒径を有し、 ラジカルを含有 することが確認され^。
一例として、ラジカルを含有する帯電微粒子水の脱臭効果について紹介する。 この脱 臭効果は、臭気ガスと帯電微粒子中のラジカルとの化学反麻によって実現される。下記 はラジカルとァセトアルデヒドをはじめとする各種臭気との化学反麻式である。 " · O hTはヒドロキシラジカルを示す。
ァセトアルデヒド： CH3C HO+6 · OH+02→2C02+5 H20
アンモニア： 2 ΝΗ3+6 · OH→N2+6 H20
酢酸： C H3COOH+4 - OH+02→2C02+4H20 メタンガス ·· CH4+4 · OH+02→C02+H20
一酸化炭素： CO+2 · OH→C02+4 H20
-酸化窒素： 2 NO+4 · OH→N2+202+2 H20
ホルムアルデヒド： HCHO+4■ OH→C〇2+3 H20
図 7は、内容積が 3 Uッターのチャンパ一内における 1 O p のァセ卜アルデヒド を本実施例の帯電微粒子水で 1時間処理しだ結果である。 図 7中、 7 ^は本実施例の帯 電微粒子水による脱臭効果を示しており、処理時間 60分でアルデヒド濃度は測定開始 時の 40%に減少することが確認され 。 図 7中、 'ΒΊまコロナ放電電極を用いて生成 した粒子径 1 n mのマイナスイオンで処理し/ 場合であり、 'ΌΊま処理しなかっ 場合 である。
ま；≥、 本実施例の帯電微粒子水を黴菌に曝し £ところ、 黴菌の残存率は 60分後に 0%となることを確認しだ。 ΟΗラジカルが黴の菌糸を分解する効果を発揮しだものと 考えられる。
まだ、帯電微粒子水に含まれる酸性化学種を、 ドリフ卜チューブ型イオン移動度/質 量分析装置によって酸性化学種を計測し 。結果を図 8および表 2に示す。 尚、帯電微 粒子水に含まれる酸性化学種は、帯電微粒子を純水中に導入した後、イオンクロマトグ ラフィ一によってち測定することができる。 表 2
Figure imgf000011_0001
この測定結果は、本実施例の帯電微粒子水が、大気中の窒素 二酸化炭素から生成さ れだと考えられる窒素酸化物や有機醆等の種 の酸性活性種を含有していることを示 している。
ま^、 本実施倒の帯電微粒子水に杉花粉から抽出し 抗原 Cry j1を曝露させて E L I S A試験を行った結乗を囡9に示す。抗原量が初期状態 (blank)から約 1 0分で半減 する結果が得られた。尚、本試験においては、 粒子径が 3 n mより小さい場合ゆ粒子径 が 5 0 n mを超える場合は上記のような顕著な抗原の不活性化作用を得ることができ なかつだ。また、粒子径が 3 5 O n mというきわめて小さい帯電微 子水は、空気中 の湿度調整に関しては殆ど影響を与えることはなかつだ。
また、 図 1の静電霧化装置で生成された帯電微粒子水が内部に供給される円筒容器 ( <i) 5 5 X 2 00 mm)内に一端開口から噴霧器にてウィルス溶液を噴霧し、他端開口 からウィルスをインピンジャーで回収してプラーク法により抗ウィルス効乗を確認し ^ところ、回収溶液中のプラーク数はウィルスを単にマイブスイオンに曝し 場合より も遥かに少なくなる結果が得られだ。
ま 、大腸菌 O— 1 57を本実施例の帯電微粒子水に曝露させ^ところ、 3 0分後に は不活性化率が 1 0 0%となる結果が得られた。これは帯電微粒子水中の活性種が菌体 表面のタンパクを変成し、 菌体の増殖を抑制したためと考えられる。
ま^、本実施例の帯電微粒子水に肌を直接曝し 後の肌の含水董を評価した結果を図
1 Oに示す。 図 1 0中、 ΑΊま本実施例の帯電微粒子水を使用した場合であり、 "ΒΊま コロナ放電電極を用いて生成し £粒子径 1 nmのマイナスイオンを用い 場合である。 この結果は、本実施例の帯電微粒子水の使用により保湿時間が長くなることを示してい る。
ま 、手指を冷水で冷やしだ後、本実施例のマイナスに帯電させ^帯電微粒子水に曝 して、 体温の時間変化を測定し 結果を図 1 1に示す。 1中、 ΑΊ 本実施例の帯 電微粒子水を使用した場合であり、 は粒子径 1 nmのマイナスイオンを用い 場合 であり、 は帯電微粒子水ゆマイナスイオンを含まなぃ揚合である。 本試験結果は、 本実施例の帯電微粒子水の使用は、マイナスイオンを用いた場合よりち体温上昇を促進 できることを示している。
以上より、 ナノメータサイズの帯電微粒子水は、脱臭、花粉が持つ花粉症を引き起こ す物質の不活性化、空気中のウィルスゅ菌の不活性化、空気中の黴の除去及び抗黴効果 といつ ε多くの点で優れ 効果を発揮することを確認できた。 産業上の利用可能性
上記したように、本発明の帯電微粒子水はナノメータサイズの粒子径を有するととち にラジカルを含有するので、ミクロンサイズの帯電微粒子水に比べて格段に空間への拡 散性が向上する。その結果、非常に狭 、隙間にも帯電微粒子水を侵入させることができ、 ラジカルによって悪臭成分などを効果的に分解し、無臭化するとともに、細菌、力ビ菌、 ウィルスに加えて花粉などのアレルゲンにち効果的に作用してこれらを不活性化する。 ま 、本発明によれば、従来のミクロンサイズの寿命の短い帯電粒子では実現できな かつだラジカルを含有する帯電微粒子水が均一に分散されだ環境を空間内に形成する ことができるので、 より快適な居住空間および作業空間を提供する上で有用である。

Claims

請求の範囲
1 . ラジカルを 3有するとともに、 ナノメータサイズの粒子径を有する帯電微粒子水。
2. 請求項 1の帯電微粒子水において、
節記帯電微粒子水は、 3〜"！ 00 n mの粒子径を有する。
3. 請求項 1の帯電微粒子水において、
前記帯電微粒子水は、ラジカルとして、ヒドロキシルラジカル、スーパーォキサイド、 一酸化窒素ラジカル、 酸素ラジカルのうちの少なくとち 1種を含む。
4. 請求項 "1の帯電微粒子水において、
前記帯電微粒子水は、 酸性化学種を含 。
5. 請求項 4の帯電微粒子水において、
前記帯電微粒子水は、 窒素酸化物ま^は有機酸を含 。
6. 請求頃 1の帯電微粒子水において、
前記帯電微粒子水は、硝酸、硝酸水和物、 亜硝酸、 亜硝酸水和物のうち少な <とも 1 種を含 。
7. 請求頊 1の帯電微粒子水において、
前記帯電微粒子水は、 マイナスに帯電している。
8. 帯電微粒子水でなるミス卜が分散されだ環境の形成方法、前記方法は以下のステツ プを含 ：
一対の電極と、前記電極間に水を供給するだめの水供給手段と、前記電極間に電圧を印 加する電圧印加手段を準備し；
前記水供給手段により前記電極間に水を供給しながら、電極間に高電圧を印加してラジ カルを含有するととちに粒子径が 3〜 "1 0◦ n mである帯電微粒子水でなるミス卜を 生成し；
前記ミス卜を所望の空間に供給することにより、前記所望の空間に前記帯電微粒子水で なるミス卜が分散され 環境を形成する。
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