WO2020122258A1 - ラジカル水の製造方法、製造装置及びラジカル水 - Google Patents

ラジカル水の製造方法、製造装置及びラジカル水 Download PDF

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WO2020122258A1
WO2020122258A1 PCT/JP2019/049211 JP2019049211W WO2020122258A1 WO 2020122258 A1 WO2020122258 A1 WO 2020122258A1 JP 2019049211 W JP2019049211 W JP 2019049211W WO 2020122258 A1 WO2020122258 A1 WO 2020122258A1
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radical
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hydrogen
mist
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PCT/JP2019/049211
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在龍 李
敏久 江田
Original Assignee
株式会社 ゴーダ水処理技研
在龍 李
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • C02F1/36Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to a radical water producing method, a radical water producing apparatus, a cleaning and/or sterilizing method using radical water, and radical water.
  • the present invention is to solve the above problems, a cleaning or sterilizing liquid that can be washed or sterilized without adversely affecting the object, a manufacturing method and a manufacturing apparatus of the cleaning or sterilizing liquid, the cleaning or It is an object of the present invention to provide a cleaning or sterilizing method using a sterilizing solution and a method for improving the air environment.
  • the present inventors have been developing hydrogen water for a long time, such as an apparatus and a method of using hydrogen water, which is water containing many hydrogen molecules. While studying how to use hydrogen water, we proceeded to study the application of hydrogen water for cleaning or sterilization that does not adversely affect the target object. It was found that by combining and, the cleaning and sterilizing effects can be exhibited. As a result of further study, hydrogen water obtained by electrolyzing water and hydroxide ion water containing a lot of hydroxide ions obtained by electrolyzing water were mixed, and this mixed water was It has been found that by applying a sound wave, a cleaning or sterilizing liquid having an excellent cleaning and sterilizing effect can be obtained without adversely affecting the object and, in some cases, even having a preferable effect.
  • a method of producing radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals which comprises a step of electrolyzing water to obtain hydrogen water, and a step of electrolyzing water to increase a hydroxide ion concentration before electrolysis.
  • a method for producing radical water comprising: obtaining the above-mentioned hydroxide ion water, mixing the hydrogen water and the hydroxide ion water, and applying ultrasonic waves to the mixed water.
  • the step of applying ultrasonic waves to the mixed water that has been mixed is a step of applying ultrasonic waves to the mixed water that has been mixed to mist the mixed water to form the mist of the mixed water.
  • a device for producing radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals which is an electrolysis part of water having at least one anode and at least one cathode, and hydrogen produced on the negative electrode side of the electrolysis part.
  • An apparatus for producing radical water comprising: a mixing unit for mixing water and hydroxide ion water generated on the positive electrode side; and an ultrasonic wave applying mechanism for applying ultrasonic waves to the mixed water mixed by the mixing unit.
  • Production of radical water according to the above (3) which comprises a switching mechanism for switching between an anode and a cathode, and hydrogen water and hydroxide ion water are generated in the same path by switching the positive and negative of the electrode. apparatus.
  • the ultrasonic wave applying mechanism is an ultrasonic mist forming mechanism for applying ultrasonic waves to the mixed water in the mixing section to mist the mixed water.
  • Radical water manufacturing equipment (6) A cleaning and/or sterilizing method, which comprises treating an object with radical water produced by the method for producing radical water according to (1) or (2) above. (7) A method for improving an air environment, which comprises diffusing mist-like radical water produced by the method for producing radical water according to (2) above into the air. (8) Radical water produced by the method for producing radical water according to (1) above. (9) Mist-like radical water produced by the method for producing radical water according to (2) above.
  • a step of electrolyzing water to obtain hydrogen water a step of electrolyzing water to obtain hydroxide ion water having an increased hydroxide ion concentration before the electrolysis, the hydrogen water and the hydroxide
  • a cleaning and/or sterilization method which comprises mixing ion water, applying ultrasonic waves to the mixed water, and treating an object with the mixed water to which ultrasonic waves are applied.
  • the step of applying ultrasonic waves to the mixed mixed water is a step of applying ultrasonic waves to the mixed mixed water to mist the mixed water to form the mixed water into a mist.
  • radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals can be produced by a simple method of electrolyzing water and applying ultrasonic waves.
  • mist-like radical water can be produced by a simple method of electrolyzing water and forming mist by applying ultrasonic waves.
  • the cleaning and/or sterilizing method of the present invention since the target object is treated with the radical water of the present invention, the cleaning and/or sterilization can be performed without adversely affecting the target object.
  • the radical water and the mist-like radical water produced by the production method of the present invention can wash and/or sterilize the object without adversely affecting the object.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing an embodiment of the apparatus for producing radical water according to the present invention.
  • FIG. 1B is a schematic view showing an embodiment in which the apparatus for producing radical water according to the present invention includes a nozzle.
  • FIG. 2A is a schematic view showing an embodiment of the ultrasonic mist forming mechanism in the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • FIG. 2B is a schematic view showing another embodiment of the ultrasonic mist forming mechanism in the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the radical water producing apparatus of the present invention when three electrodes are used.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another embodiment of the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing another embodiment of the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • the production method of the present invention is a method for producing radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals, which comprises a step of electrolyzing water to obtain hydrogen water, and a step of electrolyzing water to form a hydroxide before electrolysis.
  • the method includes a step of obtaining hydroxide ion water having an increased ion concentration, a step of mixing the hydrogen water and the hydroxide ion water, and a step of applying ultrasonic waves to the mixed water mixture.
  • the method of electrolyzing water in the step of electrolyzing water to obtain hydrogen water is not particularly limited as long as hydrogen water can be obtained by electrolysis, for example, A known electrolysis method can be appropriately selected.
  • Hydrogen water in the present invention means water in which hydrogen molecules are dissolved in a larger amount than ordinary water, and may be what is generally called hydrogen water, but the dissolved hydrogen concentration is preferably 300 ppb or more, and 500 ppb or more is more preferable. preferable. Further, the ORP (oxidation-reduction potential) is preferably ⁇ 450 to ⁇ 800 mV. Similarly, the method of electrolyzing water in the step of electrolyzing water to obtain hydroxide ion water in which the hydroxide ion concentration is higher than that before electrolysis is as follows.
  • hydroxide ion water refers to water in which hydroxide ions are generated by electrolysis of water and the hydroxide ion concentration is higher than that of water before electrolysis.
  • the hydroxide ion water in the present invention preferably has an ORP of +800 to +1300 mV.
  • water includes tap water, natural water, distilled water, ion-exchanged water, water treated with a reverse osmosis membrane, pure water, ultrapure water, etc.
  • the temperature of water is not particularly limited as long as it is in a liquid state.
  • the hydrogen water and the hydroxide ionized water may be obtained in separate electrolyzers or may be obtained in the same electrolyzer.
  • hydrogen water and hydroxide ion water by-produced when hydrogen water is obtained may be used, and after obtaining hydrogen water, the anode of the electrode, Hydroxide ion water may be obtained by switching the cathode, and conversely hydrogen water may be obtained after obtaining hydroxide ion water, and generation of hydrogen water and generation of hydroxide ion water are alternately performed. You may repeat.
  • electrolysis may be performed by connecting electrolyzers in series or in parallel. When connected in series, the concentration of hydrogen or hydroxide ion can be further increased, and when connected in parallel, the amount of hydrogen water or hydroxide ion water obtained can be increased. Either the step of obtaining hydrogen water or the step of obtaining hydroxide ionized water may be first, or may be simultaneous.
  • the production method of the present invention further includes a step of mixing the hydrogen water and the hydroxide ion water.
  • the method of mixing the hydrogen water and the hydroxide ion water is not particularly limited, and, for example, a known mixing method can be appropriately used.
  • the manufacturing method of the present invention further includes a step of applying ultrasonic waves to the mixed water mixed in the above step.
  • the application of ultrasonic waves may be performed after completely mixing the hydrogen water and the hydroxide ion water, or may be performed while mixing.
  • ultrasonic waves may be applied at the nozzle portion, for example, the tip of the nozzle.
  • the method of applying ultrasonic waves is not particularly limited, and for example, a known ultrasonic wave applying method can be appropriately used.
  • hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals are generated by applying ultrasonic waves to the mixed water of the hydrogen water and the hydroxide ion water.
  • the radical water produced by the production method of the present invention contains at least one of hydrogen radicals and hydroxyl radicals.
  • the radical water produced by the production method of the present invention may contain hydrogen and/or hydroxide ions that have not been radicalized, in addition to the above radicals.
  • the frequency and output of ultrasonic waves in the step of applying ultrasonic waves are not particularly limited as long as they are frequencies and outputs that generate hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals, but from the viewpoint of generating radicals suitably, the frequency is 1 kHz to 5 MHz. Is preferable, 500 kHz to 4.5 MHz is more preferable, 1.0 MHz to 4.0 MHz is more preferable, and 1.5 MHz to 3.0 MHz is further preferable.
  • the step of applying ultrasonic waves to the mixed water mixture is performed by applying ultrasonic waves to the mixed water mixture to mist (atomize) the mixed water and form the mixed water in a mist state.
  • the mist formation method (atomization method) and the mist formation mechanism (atomization mechanism) in which ultrasonic waves are applied to mixed water of hydrogen water and hydroxide ion water are hydrogen radicals and/or hydroxyl groups in the mixed water. It is not particularly limited as long as it is a method or mechanism that can generate radicals and mist the mixed water into a mist, for example, a so-called ultrasonic atomization method or a method used for a humidifier as an ultrasonic atomization mechanism.
  • the radical water produced by applying ultrasonic waves to a mixed water of hydrogen water and hydroxide ionized water is not used in a normal liquid state but can be used in a mist form. it can.
  • the mist-like radical water (hereinafter, also referred to as radical mist) contains at least one of hydrogen radicals and hydroxyl radicals. Further, the mist may contain hydride ions (H ⁇ ), hydrogen that has not been radicalized, and/or hydroxide ions.
  • the production apparatus of the present invention is an apparatus for producing radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals, which is an electrolysis section of water having at least one anode and at least one cathode, and a cathode side of the electrolysis section.
  • a mixing unit for mixing the generated hydrogen water and the hydroxide ion water generated on the anode side, and an ultrasonic wave applying mechanism for applying an ultrasonic wave to the mixed water mixed by the mixing unit are provided.
  • the electrolysis section in the manufacturing apparatus of the present invention has at least one anode and at least one cathode, and water is electrolyzed between the anode and the cathode.
  • the number and arrangement of the anode and the cathode are not particularly limited.
  • the material and shape of the anode and the cathode are not particularly limited, and examples of the material include titanium, platinum, and the like, and the shape includes, for example, a plate shape such as a square, a rectangle, and a circle, a prism, a cylinder. Examples thereof include a columnar shape and a porous shape, and examples thereof include a titanium plate, a platinum plate, and a platinum-plated titanium plate.
  • a porous electrode it is possible to use a porous electrode that is usually used in an electrolyzed water generator, a metal plate with a large number of punched holes, or a mesh-shaped metal plate such as expanded metal.
  • a grid-shaped metal plate, a vertical or horizontal slit-shaped metal plate, a metal plate formed of metal fibers, or the like can be used.
  • the mixing unit in the production apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it has a structure capable of mixing hydrogen water generated on the cathode side, that is, near the cathode, and hydroxide ion water generated on the anode side, that is, near the anode.
  • hydrogen water and hydroxide ion water are introduced into the same container, hydrogen water and hydroxide ion water are mixed in the container.
  • Mixing promoting means such as a stirring blade may be provided in the storage container.
  • the ultrasonic wave applying mechanism in the manufacturing apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it is a mechanism capable of applying ultrasonic waves to the mixed water mixed in the mixing section, and for example, a known ultrasonic wave applying apparatus including an ultrasonic oscillator. Any mechanism may be used as appropriate.
  • the application of ultrasonic waves may be performed on the mixed water in the container, and the nozzle is provided in the manufacturing apparatus of the present invention by providing a nozzle in the container or connecting the nozzle to the container. When the water is mixed and discharged from the nozzle for use, ultrasonic waves may be applied to the water mixed at the nozzle, for example, at the tip of the nozzle.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a switching mechanism that switches between the anode and the cathode, and can switch between the anode and the cathode to generate hydrogen water and hydroxide ion water through the same route.
  • the ultrasonic wave applying mechanism may be an ultrasonic mist forming mechanism that applies ultrasonic waves to the mixed water in the mixing section to mist (atomize) the mixed water. ..
  • the ultrasonic mist formation mechanism is not particularly limited as long as it is a mechanism that can generate hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals in the mixed water and mist the mixed water to form a mist, for example, so-called ultrasonic atomization.
  • a known mechanism such as a mechanism used in a humidifier or the like can be appropriately used as the mechanism.
  • the generated mist may be diffused outside the manufacturing apparatus as it is, or a nozzle for discharging a gas may be provided and the mist may be mixed with the gas and then discharged.
  • the gas (hereinafter, also referred to as a carrier gas) is not particularly limited, but from the viewpoint of making it difficult to react with the radicals in the mist, carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), argon (Ar) and the like are not included. Examples thereof include active gas.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may include a supply section for the carrier gas, a mixing section for the mist and the carrier gas, and a discharge section for the carrier gas such as a nozzle, and a pressure adjusting mechanism for the carrier gas. ..
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing an embodiment of the apparatus for producing radical water according to the present invention.
  • the first electrode 110 and the second electrode 120 are arranged opposite to each other, and the second electrode 120 is a porous electrode.
  • the first electrode 110 serves as an anode (plus electrode) and the second electrode 120 serves as a cathode (minus electrode).
  • a cation exchange membrane 130 is disposed between the first electrode 110 and the second electrode 120 so as to contact the second electrode 120.
  • Water before electrolysis is introduced into the anode chamber 140 formed between the first electrode 110 and the second electrode 120 through the inflow path 1 (171), and also passes through the inflow path 2 (172) to the first.
  • the two electrodes 120 are introduced into a cathode chamber 150 formed on the opposite side of the first electrode 110.
  • the water introduced into the anode chamber 140 is electrolyzed to generate hydrogen ions (H + ).
  • the generated hydrogen ions pass through the second electrode 120, become hydrogen molecules, and are dissolved in water flowing in the cathode chamber 150, and hydrogen water discharged from the cathode chamber 150 flows into the mixing container 160 through the discharge path 2 (191). ..
  • the concentration of hydroxide ions increases, and the hydroxide ion water discharged from the anode chamber 140 flows into the mixing container 160 through the discharge passage 1 (181).
  • the hydrogen water and the hydroxide ion water are mixed in the mixing container 160.
  • the mixing ratio of the hydrogen water and the hydroxide ion water may be adjusted by adjusting the amounts of water introduced into the anode chamber 140 and the cathode chamber 150, respectively, and the discharge passage 1 (181) is controlled by the switching valves 183 and 193. It may be adjusted by adjusting the amounts of the hydroxide ion water and the hydrogen water flowing through the discharge passage 2 (191).
  • the first electrode 110 serves as a cathode and the second electrode 120 serves as an anode
  • hydrogen water is generated in the anode chamber 140 (in this case, the cathode chamber 140), and is stored in the cathode chamber 150 (in this case, the anode chamber 150). Hydroxide ionized water is produced.
  • the ion exchange membrane 130 a cation exchange membrane or an anion exchange membrane can be used depending on the arrangement of the anode and the cathode. This is the same in the manufacturing apparatus of the present invention including the embodiment of the manufacturing apparatus of the present invention described later.
  • Ultrasonic waves are applied to the mixed water in the mixing container 160 by the ultrasonic wave applying mechanism U.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing an embodiment of the mixing container 160 and the nozzle N when the radical water producing apparatus of the present invention includes a nozzle.
  • the mixing container 160 and the nozzle N are connected to each other by a mixed water transport pipe 161, and an ultrasonic wave applying mechanism U is provided at the nozzle N portion.
  • the mixed water may be discharged from the nozzle N depending on the pressure of the water flowing in from the inflow passage 1 (171) and the inflow passage 2 (172), or a water supply mechanism (not shown) such as a pump may be separately provided.
  • the present embodiment can be applied not only to the manufacturing apparatus 100 but also to other manufacturing apparatuses of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing an embodiment of an ultrasonic mist forming mechanism in the apparatus for producing radical water according to the present invention.
  • the mist forming mechanism in the present invention is not limited to the mechanism shown in FIG. 2(a), and a known mechanism can be appropriately used, and the mist forming mechanism can be used not only in the manufacturing apparatus 100 but also in the manufacturing apparatus 100. It can be installed in the mixing container in the devices 200-400.
  • a blowing fan 162 is attached to the mixing container 160, and an air flow 163 created by the blowing fan 162 is sent to the mixing container 160.
  • FIG. 2B is a schematic view showing another embodiment of the ultrasonic mist forming mechanism in the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • the mist 164 generated in the mist generating section 165 is mixed with the carrier gas G flowing through the carrier gas pipe 166.
  • the carrier gas G mixed with the mist 164 is discharged from the nozzle N.
  • the flow rate and pressure of the discharged gas can be adjusted by the diameter and shape of the nozzle and the flow rate and pressure of the carrier gas G flowing through the carrier gas pipe 166.
  • the present embodiment can be applied not only to the manufacturing apparatus 100 but also to other manufacturing apparatuses of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the radical water producing apparatus of the present invention when three electrodes are used.
  • the first electrode 210 and the second electrode 221 are arranged opposite to each other, and the third electrode 222 is arranged opposite to the second electrode 221 of the first electrode 210 opposite to the first electrode 210. ..
  • the second electrode 221 and the third electrode 222 are porous electrodes.
  • the first electrode 110 serves as an anode
  • the second electrode 221 and the third electrode 222 serve as cathodes.
  • a cation exchange membrane 231 is disposed between the first electrode 210 and the second electrode 221 so as to be in contact with the second electrode 221, and a third electrode 222 is disposed between the first electrode 210 and the third electrode 222.
  • the cation exchange membrane 232 is arranged in contact with each other.
  • the water before electrolysis passes through the inflow path 1 (271) and is formed between the anode chamber 241 formed between the first electrode 210 and the second electrode 221 and between the first electrode 210 and the third electrode 222. Further, it is introduced into the anode chamber 242, and also introduced into the cathode chamber 251 formed on the opposite side of the second electrode 221 from the first electrode 210 through the inflow passage 2 (272).
  • the water introduced into each of the anode chambers 241 and 242 is electrolyzed to generate hydrogen ions (H + ).
  • the hydrogen ions generated in the anode chamber 241 pass through the second electrode 221 to become hydrogen molecules and dissolve in water flowing in the cathode chamber 251.
  • the hydrogen water discharged from the cathode chamber 251 is introduced into the cathode chamber 252 formed on the opposite side of the third electrode 222 from the first electrode 210 through the connecting path 290.
  • hydrogen ions generated by electrolysis in the anode chamber 242 pass through the third electrode 222, become hydrogen molecules, and are dissolved in water flowing in the cathode chamber 252. Therefore, hydrogen water having a high hydrogen concentration can be generated.
  • the produced hydrogen water flows into the mixing container 260 through the discharge path 2 (291).
  • the concentration of hydroxide ions increases in the anode chambers 241 and 242, and hydroxide ion water is discharged from the anode chambers 241 and 242 through the discharge passage 1 (280), and the discharge passage 1-1 (281).
  • the mixing vessel 260 By flowing the hydrogen water and the hydroxide ion water into the mixing container 260, the hydrogen water and the hydroxide ion water are mixed in the mixing container 260.
  • the mixing ratio of the hydrogen water and the hydroxide ion water may be adjusted by adjusting the amount of water introduced into the anode chambers 241 and 242 and the cathode chamber 251, respectively.
  • the discharge passage 2 (291) may be adjusted by adjusting the amounts of hydroxide ion water and hydrogen water, respectively.
  • first electrode 210 is the cathode and the second electrode 221 and the third electrode 222 are the anodes
  • hydrogen water is generated in the anode chambers 241 and 242 (in this case, the cathode chambers 241 and 242), and the cathode chamber 251.
  • 252 in this case, the anode chambers 251 and 252)
  • hydroxide ionized water is generated.
  • Ultrasonic waves are applied to the mixed water in the mixing container 260 by the ultrasonic wave applying mechanism U. In this way, radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals is produced in the mixing container 260.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another embodiment of the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • the first electrode 310 and the second electrode 320 are arranged to face each other, and the first electrode 310 and the second electrode 320 are porous electrodes having through holes.
  • the ion exchange membrane 330 is a cation exchange membrane, and is in contact with the first electrode 310 in FIG. 4 and there is a gap between the ion exchange membrane 330 and the second electrode 320. It may be arranged so as to be in contact with both the second electrode 320 and the first electrode 310.
  • the water flowing in the water inflow path 370 flows through the through hole of the second electrode 320 into the electrolyzing part and is electrolyzed.
  • the electrolysis section has two electrodes (the first electrode 310 and the second electrode 320), and the water inflow path 370 to the electrolysis section is connected to the electrode from the outside of the electrolysis section.
  • the second electrode 320 that is in contact with only one side (only the second electrode 320) and is in contact with the water inflow path 370 is an electrode having a through hole.
  • the electrolysis section has a structure in which water does not leak to the side surface through the gap between the first electrode 310, the second electrode 320, the ion exchange membrane 330, and the electrodes.
  • the second electrode 320 is a cathode (minus electrode) and the first electrode 310 is an anode (plus electrode)
  • hydrogen ions (H + ) generated by electrolysis of water are attracted to the second electrode 320. It becomes hydrogen molecules and dissolves in the water in the inflow path 370 through the through hole of the second electrode 320. In this way, hydrogen water is generated, and the generated hydrogen water flows into the mixing container 360 through the discharge passage 380.
  • the ion exchange membrane 330 is provided between the second electrode 320 and the first electrode 310, the water that has flowed into the electrolysis section does not leak to the bottom of the first electrode 310, and the water passes through the through hole of the first electrode 310. , Ozone gas (O 3 ) is discharged.
  • the manufacturing apparatus 300 includes a switching mechanism (not shown) that switches between the anode and the cathode.
  • a switching mechanism a known mechanism such as an electrode inversion circuit can be used as appropriate.
  • the second electrode 320 serves as an anode (plus electrode) and the first electrode 310 serves as a cathode (minus electrode).
  • the water flowing through the water inflow path 370 to the electrolysis part flows into the electrolysis part through the through hole of the second electrode 320 and is electrolyzed, so that hydroxide ions (OH ⁇ ) Is attracted toward the second electrode 320 and moves to the water in the inflow passage 370 through the through hole.
  • hydroxide ion water containing a large amount of hydroxide ions (OH ⁇ ) is generated, and the generated hydroxide ion water flows into the mixing container 360 through the discharge passage 380.
  • the mixing ratio of hydrogen water and hydroxide ion water is the time for generating hydrogen water and the time for generating hydroxide ion water, or the amount of water when generating hydrogen water and the hydroxide ion water. It can be adjusted by adjusting the amount of water.
  • Ultrasonic waves are applied to the mixed water in the mixing container 360 by the ultrasonic wave applying mechanism U. In this way, radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals is produced in the mixing container 360.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing another embodiment of the apparatus for producing radical water of the present invention.
  • the first electrode 410 and the second electrode 420 are arranged facing each other, and the first electrode 410 and the second electrode 420 are porous electrodes having through holes.
  • the ion exchange membrane 430 is a cation exchange membrane, and is in contact with the first electrode 410 in FIG. 5 and there is a gap between the ion exchange membrane 430 and the second electrode 420. It may be arranged so as to be in contact with both the second electrode 420 and the first electrode 410.
  • the water introduced into the mixing container 460 flows through the through hole of the second electrode 420 into the electrolyzing part and is electrolyzed.
  • the electrolysis part has two electrodes (the first electrode 410 and the second electrode 420), and the electrolysis part includes the first electrode 410, the second electrode 420, and the ion exchange membrane 430. Also, the structure is such that water does not leak from the gap between the electrodes to the side surface.
  • the second electrode 420 is a cathode (minus electrode) and the first electrode 410 is an anode (plus electrode)
  • hydrogen ions (H + ) generated by electrolysis of water are attracted to the second electrode 420, It becomes hydrogen molecules and dissolves in the water in the mixing container 460 through the through hole of the second electrode 420.
  • hydrogen water is produced in the mixing container 460.
  • the manufacturing apparatus 400 includes a switching mechanism (not shown) that switches between the anode and the cathode.
  • a switching mechanism a known mechanism such as an electrode inversion circuit can be used as appropriate.
  • the switching mechanism the second electrode 420 serves as an anode (plus electrode) and the first electrode 410 serves as a cathode (minus electrode).
  • the water in the mixing container 460 flows into the electrolysis part through the through hole of the second electrode 420 and is electrolyzed, and the hydroxide ions (OH ⁇ ) generated by the electrolysis are directed toward the second electrode 420. And is moved to the water in the mixing container 460 through the through hole. In this way, a mixed water of hydrogen water and hydroxide ion water is generated in the mixing container 460.
  • the mixing ratio of hydrogen water and hydroxide ion water can be adjusted by adjusting the time for producing hydrogen water and the time for producing hydroxide ion water.
  • Ultrasonic waves are applied to the mixed water in the mixing container 460 by the ultrasonic wave applying mechanism U. In this way, radical water containing hydrogen radicals and/or hydroxyl radicals is produced in the mixing container 460.
  • the mixing container 460 also serves as the inflow path 370 and the discharge path 380 in the manufacturing apparatus 300.
  • the manufacturing apparatuses 300 and 400 have an electrolyzing part that has at least one anode and at least one cathode to electrolyze water, a water introduction path to the electrolyzing part, and the electrolyzing part of electrolyzed water. From the discharge passage, a container for the discharged water, an ultrasonic wave applying mechanism for applying ultrasonic waves to the water in the containing container, and a switching mechanism for switching the anode and the cathode of the electrode, and at the time of electrolysis by the switching mechanism.
  • the storage container serves as a mixing container that is a mixing unit.
  • to generate in the same path means that raw material water (water before electrolysis) flows into the electrolysis section through the introduction path to the electrolysis section and is electrolyzed to generate hydrogen water.
  • Water is discharged from the electrolysis section and raw material water (water before electrolysis) flows into the electrolysis section through the introduction path to the electrolysis section and is electrolyzed to generate hydroxide ionized water.
  • the generated hydroxide ion water is the same as the route through which it is discharged from the electrolysis section.
  • the manufacturing apparatus of the present invention has a switching mechanism for switching the anode and the cathode of the electrode. By switching the cathode, different types of water, hydrogen water and hydroxide ion water, can be generated in the same route.
  • the manufacturing apparatus of the present invention has an electrolyzing part having two electrodes for electrolyzing water, a water introducing path to the electrolyzing part, a switching mechanism for switching positive and negative of the electrode, and the two electrodes.
  • An ion exchange membrane disposed between the electrodes, the electrode is an electrode having a through-hole, the water introduction path is in contact with only one of the electrodes from the outside of the electrolysis unit, electrolysis by the switching mechanism. It is a device that generates hydrogen water and hydroxide ion water through the same path by switching the positive and negative of the electrode at the time.
  • the cleaning and/or sterilizing method of the present invention is characterized by treating an object with radical water produced by the producing method of the present invention.
  • a step of electrolyzing water to obtain hydrogen water a step of electrolyzing water to obtain hydroxide ion water having a higher hydroxide ion concentration than before electrolysis
  • the step of applying ultrasonic waves to the mixed water that has been mixed includes applying ultrasonic waves to the mixed water that has been mixed to mist the mixed water, and misting the mixed water. And a step of treating the object with the mist generated in the step.
  • the content of each step is the same as the content described in the method for producing radical water and the apparatus for producing radical water according to the present invention.
  • the object in the cleaning and/or sterilizing method of the present invention is not particularly limited, and includes, for example, foods such as fruits and vegetables, fresh fish, meat, and processed foods thereof, tableware, cooking products such as cutting boards, etc.
  • treating means bringing the radical water of the present invention into contact with the surface of an object, for example, spraying the radical water (including the case of normal liquid and the case of mist) on the object, spraying Yes, to apply, to flow the radical water on the surface of the object, to carry out each of these treatments to bring new radical water into contact with the surface of the object for a predetermined time, to immerse the object in the radical water, in the form of a mist
  • a treatment such as placing an object in a container or space in which radical water is dispersed can be mentioned.
  • the nozzle described above When spraying or applying normal liquid radical water or mist-like radical water on the object, for example, the nozzle described above can be used.
  • the radical water of the present invention normal liquid state
  • the treatment can be carried out by spraying the radical water of 1. above or by adding the radical water of the present invention (normal liquid or mist form) to the medium.
  • Indoor air can be treated by diffusing the mist-like radical water of the present invention into the air.
  • the diffusion method into the air is not particularly limited, and a known diffusion method.
  • the mist can be diffused into the air by simply releasing the mist into the air.
  • the radical mist of the present invention can clean the air by contacting with dust and pollutants in the air and oxidizing them with the radicals in the radical mist. Further, radicals and negative ions released from the mist during the atomization process also oxidize dust and pollutants in the air to clean the air.
  • the radical mist is mixed with a gas and used to adjust the flow rate and the pressure of the gas to the object.
  • the pressure when spraying can be adjusted.
  • the treatment with the radical mist of the present invention does not flow a liquid, cleaning can be performed without damaging the fine structure of the wafer surface.
  • the pressure at the time of spraying on the wafer surface can be adjusted by using the gas.
  • the processing of semiconductor wafers is performed using various chemicals, the processing chamber is contaminated by these vaporized chemicals and the like.
  • ultrasonic waves are applied to a mixed water of hydrogen water and hydroxide ion water obtained by electrolysis of water. Since a large amount of hydroxide ions in hydroxide ion water are contained in the mixed water, hydroxyl radicals are generated by the application of ultrasonic waves. It is known that the hydroxyl radical has a strong oxidizing power, and the radical water of the present invention containing the hydroxyl radical has excellent cleaning and/or sterilizing effect. Further, since a large amount of hydrogen in hydrogen water is contained in the mixed water, hydrogen radicals are generated by the application of ultrasonic waves.
  • the radical water of the present invention containing hydrogen radicals is excellent in antioxidant and moisturizing effects. Since the radical water of the present invention generates a radical by applying ultrasonic waves to a mixed water of hydrogen water and hydroxide ion water, the characteristics of radical water formed from hydroxide ion water and hydrogen water It also has the characteristics of radical water formed from.
  • the mixing ratio of hydrogen water and hydroxide ion water is not particularly limited, but can be, for example, 97:3 to 3:97. When the action as hydrogen water is emphasized in the mixed water, it is preferably 97:3 to 70:30, and when the action as hydroxide ion water is emphasized, it is 30:70 to 3:97.
  • the radical water of the present invention has a strong redox power, it is excellent in antioxidant, moisturizing and bactericidal effects.
  • the radical water of the present invention may contain hydrogen and/or hydroxide ions that have not been radicalized in addition to the above radicals, and in this case, an effect derived from hydrogen and/or hydroxide ions is also obtained. ..
  • the radical water of the present invention is not only a strong oxidizing power due to the hydroxyl radicals, but also an effect derived from hydrogen water, for example, vegetables, fruits, etc. are activated to improve the growth rate and germination rate, or to maintain freshness, It has the effect of accelerating the decomposition of proteins during aging of meat.
  • mist-like radical water of the present invention ultrasonic waves are applied to the mixed water of hydrogen water and hydroxide ion water obtained by electrolysis of water to atomize the mixture into mist.
  • the mist-like radical water of the present invention may also contain hydrogen and/or hydroxide ions that have not been radicalized in addition to the above-mentioned radicals in this case, and in this case, hydrogen and/or hydroxide ions. The effect of origin is also obtained.
  • Example 1 Broccoli was placed on a table placed in a room at room temperature of 2.7 m in length, 3.6 m in width, and 2.2 m in height, and the mixed water prepared above (hereinafter, simply referred to as “mixed water”). Ultrasonic waves were applied to the mixture to form a mist, which was then sprayed into the room. At the start of spraying, the amount of total sugar and vitamin C were measured on the 5th day (4 days after the start) and the 10th day (after 9 days) after the start of the spraying. During the test period, spraying was continued continuously, and the spray amount was 250 mL/hr as mixed water. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 Broccoli was placed in the same chamber as in Example 1 in the same manner as in Example 1, and left as it was without spraying the mist of mixed water. Then, the amounts of total sugar and vitamin C were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 1, the broccoli placed in the room in which the mist of the mixed water was diffused showed little decrease in total sugar and vitamin C and maintained freshness.
  • Example 2 A bacterial cell sample was placed in a container that was provided with an air inlet/outlet and was otherwise closed, and a mist of mixed water was kept flowing on the air flow (100 mL/hr as mixed water). Escherichia coli and Staphylococcus aureus on the surface of the sample were measured at the start of the test and 180 minutes after the start of the test. As a result, the number of E. coli cells was 18,000 at the start of the test, but it decreased to 1200 after 180 minutes. The number of Staphylococcus aureus was 800 at the start of the test, but decreased to 50 after 180 minutes. As can be seen from these results, the mist of the mixed water showed an excellent bactericidal effect without using a chemical solution.
  • Example 3 When a mist of mixed water was sprayed (200 mL as mixed water) into a container (volume: 500 L) containing air having an ammonia concentration of 50 ppm, the ammonia concentration after 10 minutes was measured and decreased to 25 ppm. Similarly, when a mist of mixed water was sprayed into a container containing air having a hydrogen sulfide concentration of 0.006 ppm and a methyl mercaptan concentration of 0.007 ppm, the hydrogen sulfide concentration was 0.002 ppm, methyl after 10 minutes. The mercaptan concentration was reduced to 0.001 ppm. As can be seen from these results, the mist of mixed water showed an excellent deodorizing effect.
  • the radical water of the present invention can sterilize agricultural products and processed foods without damaging the raw materials, and thus can be suitably used in the field of cleaning and sterilizing these.
  • the bacteria propagate at low temperatures
  • the fungicide hardly penetrates into the pores of vegetables and the depressions of cucumbers, but if the radical water of the present invention in the form of mist is used, such places can be washed in a short time without fear of adverse drug reactions, Sterilization is possible.
  • the radical water of the present invention can be suitably used for maintaining freshness as described above, on the other hand, these foods are freshly prepared or collected.
  • the umami components represented by amino acids increase due to the enzymatic decomposition of the food, and the food becomes delicious and the commercial value increases. Therefore, for example, meat is currently aged at a low temperature for a long time.
  • the radical water of the present invention is used, a bactericidal effect and an aging-accelerating effect can be obtained in a short time without using any chemicals. Therefore, the radical water of the present invention can be suitably used in the fields of fermented foods and aged foods.
  • the radical water of the present invention it is possible to sterilize and suppress the amount of metabolism without using a drug, so that it is possible to extend the life of the plant, and it can be suitably used in such fields.
  • Water management in hydroponics and culture of microorganisms maintains hygiene by adding chemicals.
  • the radical water of the present invention is used, or normal water to which the radical water of the present invention (normal liquid state) is added is used, or radical water in a mist state is sprayed.
  • the radical water of the present invention normal liquid state or mist state
  • the growth obstacle factors such as pests and diseases are suppressed by the bactericidal effect without fear of drug side effects. Since it is possible to promote growth and increase productivity, it can be suitably used in such fields.
  • the management of water in the aquaculture industry, the livestock industry, etc. maintains hygiene by adding chemicals.
  • the radical water of the present invention can be suitably used in such fields.
  • the skin is moisturized by applying a drug such as oil or spraying a vapor or mist of the drug.
  • a drug such as oil or spraying a vapor or mist of the drug.
  • the radical water of the present invention when used, by applying the radical water in a normal liquid state or spraying the radical water in a mist state, it exerts a moisturizing effect while improving the damage caused by various bacteria on the skin without a drug. Therefore, it can be preferably used in such a field.
  • the mist-like radical water of the present invention since the ions in the air can be arbitrarily adjusted by diffusing the mist-like radical water into the room, the odor can be improved without a drug, and the health in the activated state can be improved.
  • the radical water of the present invention can be suitably used in the medical field, for example, as described below.
  • the use of the mist-like radical water of the present invention makes it possible to perform cleaning by applying a mist in an arbitrary ion mixed state to the surface to be cleaned. Therefore, it becomes possible to perform the cleaning without using a large amount of cleaning water and an additive chemical, and it can be suitably used in the cleaning field in semiconductors and the like.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The production method and production apparatus of the present invention can easily generate the above-described radical water, and thus can be suitably used in the production of the radical water. Further, since the cleaning and/or sterilizing method of the present invention can easily perform the cleaning and/or sterilization exhibiting the excellent effects as described above, it can be suitably used in the above various cleaning and/or sterilizing fields. .

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Abstract

本発明は、ラジカル水の製造方法に関する。水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造方法であって、水を電気分解して水素水を得るステップ、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、及び混合した混合水に超音波を印加するステップを含むラジカル水の製造方法。

Description

ラジカル水の製造方法、製造装置及びラジカル水
 本発明は、ラジカル水の製造方法、ラジカル水の製造装置、ラジカル水を使用した洗浄及び/又は殺菌方法、並びにラジカル水に関する。
 近年、農業、医療、工業等の各種分野、あるいは家庭において、洗浄、殺菌の必要性が高まってきている。特に、被洗浄物や被殺菌物である対象物に悪影響を与えずに洗浄や殺菌を行うことが重要となってきている。例えば、プラズマにより水酸基ラジカル(以下、OHラジカルともいう。)を発生させ、これを農産物に照射して農薬等の薬品を使用せずに、農作物に対する殺菌又は害虫等の駆除を行うことが提案されている(特許文献1)。しかしながら、この方法では、プラズマ反応容器が必要であるため、設備が複雑で高価となり、さらに設備を簡易に取り扱うことも難しかった。医療分野においても、医療機器の消毒、殺菌や病室、手術室等の衛生空間の維持、改善が重要となっている。また、工業分野でも、例えば、半導体工業分野では、半導体の構造が超微細構造となってきているため、半導体ウェハの洗浄において、微細な構造に影響を与えることなく、ウェハ表面のレジストなどの有機物、汚染物質、残存薬液等を洗浄し除去することが必要となっている。過酸化水素をベースとした薬液やフッ酸を使用した洗浄が行われているが、最近は、半導体の超微細構造に影響を与えない観点及び環境保護の観点から薬液を使用しない方法の開発が望まれている。さらに、加工食品等の食品工業分野においても、素材に影響を与えずに殺菌を行うことが求められている。また、これら農業、工業等の産業分野だけでなく、家庭においても、野菜等の食材、食器、まな板等の調理用品を簡易に殺菌、洗浄する方法や、室内を簡易に殺菌する方法、室内の空気環境を改善する方法などの開発が望まれている。しかしながら、上記問題点を解決する方法や、そのための洗浄液や殺菌液は開発されていなかった。
特開2016-185082
 本発明は、上記問題点を解決するものであり、対象物に悪影響を与えずに洗浄や殺菌を行うことのできる洗浄又は殺菌液、前記洗浄又は殺菌液の製造方法及び製造装置、前記洗浄又は殺菌液を使用した洗浄又は殺菌方法、並びに空気環境の改善方法を提供することを課題とする。
発明を解決するための手段
 本発明者らは、これまで長年、水素分子を多く含んだ水である水素水の生成装置や利用方法等の水素水に関する開発を行ってきた。水素水の利用方法の検討を行う中で、対象物に悪影響を与えない洗浄又は殺菌への水素水の適用の検討を進めたところ、水素水と水素水の生成時に生成する水酸化物イオン水とを組み合わせることにより、洗浄、殺菌効果が発揮できることを見いだした。そして、更に検討を進めたところ、水を電気分解して得られる水素水と、水を電気分解して得られる水酸化物イオンを多く含む水酸化物イオン水を混合し、この混合水に超音波を印加することにより、対象物に悪影響を与えずに、場合によってはむしろ好ましい影響を与えながら、優れた洗浄、殺菌効果を有する洗浄又は殺菌液が得られることを見いだした。この効果は、前記混合水への超音波印加により生成される水素ラジカルや水酸基ラジカルの働きによるものと考えられる。本発明者らは、さらに検討を進めたところ、前記混合水に単に超音波を印加するだけでなく、超音波を印加して前記混合水をミスト化(霧化)しミスト状にすると、洗浄、殺菌効果が更に向上し、またミスト状であるため通常の液状では適用できない用途や部位に適用できることを見いだした。本発明は、こうして完成したものである。
 すなわち、本発明は以下に示す事項により特定されるものである。
(1)水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造方法であって、水を電気分解して水素水を得るステップ、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、及び混合した混合水に超音波を印加するステップを含むラジカル水の製造方法。
(2)混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化し、前記混合水をミスト状にするステップであることを特徴とする上記(1)記載のラジカル水の製造方法。
(3)水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造装置であって、少なくとも1つの陽極及び少なくとも1つの陰極を有する水の電気分解部、前記電気分解部の負極側で生成される水素水と正極側で生成される水酸化物イオン水を混合する混合部、及び前記混合部で混合された混合水に超音波を印加する超音波印加機構を備えるラジカル水の製造装置。
(4)陽極と陰極を切り替える切替機構を備え、前記電極の正負を切り替えることにより同じ経路で水素水と水酸化物イオン水を生成することを特徴とする上記(3)記載のラジカル水の製造装置。
(5)超音波印加機構が、混合部中の混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化する超音波ミスト化機構であることを特徴とする上記(3)又は(4)記載のラジカル水の製造装置。
(6)上記(1)又は(2)記載のラジカル水の製造方法により製造されるラジカル水により対象物を処理することを特徴とする洗浄及び/又は殺菌方法。
(7)上記(2)記載のラジカル水の製造方法により製造されるミスト状のラジカル水を空気中に拡散させることを特徴とする空気環境の改善方法。
(8)上記(1)記載のラジカル水の製造方法により製造されるラジカル水。
(9)上記(2)記載のラジカル水の製造方法により製造されるミスト状のラジカル水。
(10)水を電気分解して水素水を得るステップ、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、混合した混合水に超音波を印加するステップ、及び超音波を印加した混合水で対象物を処理するステップを含む洗浄及び/又は殺菌方法。
(11)混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化し、前記混合水をミスト状にするステップであり、前記ステップで生成されたミストで対象物を処理することを特徴とする上記(10)記載の洗浄及び/又は殺菌方法。
 本発明のラジカル水の製造方法及び製造装置によれば、水の電気分解と超音波印加という簡易な方法により、水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水を製造することができる。また、本発明のラジカル水の製造方法及び製造装置によれば、水の電気分解と超音波印加によるミスト化という簡易な方法により、ミスト状のラジカル水を製造できる。本発明の洗浄及び/又は殺菌方法によれば、本発明のラジカル水により対象物を処理するので、対象物に悪影響を与えずに洗浄及び/又は殺菌を行うことができる。本発明の製造方法により製造されるラジカル水及びミスト状のラジカル水は、対象物に悪影響を与えずに、対象物を洗浄及び/又は殺菌できる。
図1(a)は、本発明のラジカル水の製造装置の一実施形態を示す模式図である。図1(b)は、本発明のラジカル水の製造装置がノズルを備える場合の一実施形態を示す模式図である。 図2(a)は、本発明のラジカル水の製造装置における超音波ミスト化機構の一実施形態を示す模式図である。図2(b)は、本発明のラジカル水の製造装置における超音波ミスト化機構の他の一実施形態を示す模式図である。 図3は、電極を3枚使用した場合の本発明のラジカル水の製造装置の一実施形態を示す模式図である。 図4は、本発明のラジカル水の製造装置の他の一実施形態を示す模式図である。 図5は、本発明のラジカル水の製造装置の他の一実施形態を示す模式図である。
 本発明の製造方法は、水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造方法であって、水を電気分解して水素水を得るステップ、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、及び混合した混合水に超音波を印加するステップを含む。本発明の製造方法において、水を電気分解して水素水を得るステップにおける水を電気分解する方法は、電気分解により水素水を得ることができる方法であれば特に制限されるものでなく、例えば、公知の電気分解方法を適宜選択することができる。本発明における水素水とは、水素分子が通常の水より多く溶解した水のことであり、一般に水素水と言われるものであればよいが、溶存水素濃度が300ppb以上が好ましく、500ppb以上がより好ましい。また、ORP(酸化還元電位)が-450~-800mVが好ましい。同様に、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップにおける水を電気分解する方法は、電気分解により電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水(本発明における水酸化物イオン水)を得ることができる方法であれば特に制限されるものでなく、例えば、公知の電気分解方法を適宜選択することができる。本発明において、水酸化物イオン水とは、水の電気分解により水酸化物イオンを生成させ、電気分解前の水よりも水酸化物イオン濃度が増加した水のことをいう。本発明における水酸化物イオン水はORPが+800~+1300mVが好ましい。本発明において水とは、水道水、天然水、蒸留水、イオン交換水、逆浸透膜で処理した水、純水、超純水等の通常水と言われるものを含み、前記水に電気分解のために塩化ナトリウム等の塩を含有させたものも含む。また、水の温度は、液体状態であれば特に制限されない。前記水素水と前記水酸化物イオン水は、別々の電気分解装置で得てもよく、同じ電気分解装置で得てもよい。同じ電気分解装置で水素水と水酸化物イオン水を得る場合は、水素水と水素水を得るときに副生成される水酸化物イオン水でもよく、水素水を得た後に、電極の陽極、陰極を切り替えて水酸化物イオン水を得てもよく、この逆に水酸化物イオン水を得た後に水素水を得てもよく、水素水の生成と水酸化物イオン水の生成を交互に繰り返してもよい。また、電気分解装置を直列又は並列に連結して電気分解を行ってもよい。直列に連結すると、水素又は水酸化物イオンの濃度をより増加させることができ、並列に連結すると得られる水素水又は水酸化物イオン水の量を増加させることができる。水素水を得るステップと、水酸化物イオン水を得るステップは、どちらが先でもよく、同時でもよい。
 本発明の製造方法は、さらに前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップを含む。前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合する方法は特に制限されず、例えば、公知の混合方法を適宜使用することができる。本発明の製造方法は、さらに前記ステップで混合した混合水に超音波を印加するステップを含む。超音波の印加は、前記水素水と前記水酸化物イオン水を完全に混合した後に行ってもよく、混合しながら行ってもよい。混合水をノズルから吐出して使用する場合は、ノズル部分、例えばノズルの先端部等で超音波を印加してもよい。超音波の印加方法は特に制限されず、例えば、公知の超音波印加方法を適宜使用することができる。本発明の製造方法では、前記水素水と前記水酸化物イオン水との混合水に超音波を印加することにより、水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルが生成する。本発明の製造方法により製造されるラジカル水には、水素ラジカル及び水酸基ラジカルの少なくとも1種が含まれる。また、本発明の製造方法により製造されるラジカル水には、前記ラジカルの他にラジカル化していない水素及び/又は水酸化物イオンが含まれていてもよい。超音波を印加するステップにおける超音波の周波数及び出力は、水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルが生成する周波数及び出力であれば特に制限されないが、好適にラジカルを生成させる観点から、周波数は1kHz~5MHzが好ましく、500kHz~4.5MHzがより好ましく、1.0MHz~4.0MHzがより好ましく、1.5MHz~3.0MHzがさらに好ましい。
 本発明の製造方法は、混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化(霧化)し、前記混合水をミスト状にするステップであってもよい。水素水と水酸化物イオン水の混合水に超音波を印加してミスト化するミスト化方法(霧化方法)やミスト化機構(霧化機構)は、前記混合水中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを生成させ、前記混合水をミスト化してミスト状にできる方法や機構であれば特に制限されず、例えば、いわゆる超音波霧化方法や超音波霧化機構として加湿器等に使用される方法や機構等、公知の方法や機構を適宜使用することができる。この方法によれば、水素水と水酸化物イオン水の混合水に超音波を印加して製造したラジカル水を通常の液体状態のままで使用するのではなく、ミスト状にして使用することができる。このミスト状のラジカル水(以下、ラジカルミストということもある。)には、水素ラジカル及び水酸基ラジカルの少なくとも1種が含まれる。また、ミスト中には、水素化物イオン(H)、ラジカル化していない水素及び/又は水酸化物イオンが含まれていてもよい。
 本発明の製造装置は、水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造装置であって、少なくとも1つの陽極及び少なくとも1つの陰極を有する水の電気分解部、前記電気分解部の陰極側で生成される水素水と陽極側で生成される水酸化物イオン水を混合する混合部、及び前記混合部で混合された混合水に超音波を印加する超音波印加機構を備える。本発明の製造装置における電気分解部は、少なくとも1つの陽極及び少なくとも1つの陰極を有し、陽極と陰極の間で水が電気分解される。陽極及び陰極の数及び配列は、特に制限されない。また、陽極及び陰極の材質及び形状は特に制限されず、材質としては、例えば、チタン、白金等を挙げることができ、形状としては、例えば、正方形、長方形、円形等の板状、角柱、円柱等の柱状、多孔質状などを挙げることができ、例えば、チタン板、白金板、チタン製白金鍍金板等を挙げることができる。多孔質の電極を使用する場合は、電気分解水生成装置に通常使用される多孔質電極を使用することができ、パンチング状の多数の孔のあいた金属板、エキスパンドメタル等のメッシュ状の金属板、格子状金属板、縦又は横のスリット状金属板、金属繊維により形成された金属板などを使用することができる。本発明の製造装置における混合部は、陰極側、すなわち陰極近傍で生成する水素水と、陽極側、すなわち陽極近傍で生成する水酸化物イオン水を混合できる構造であれば、特に制限されない。例えば、同じ収容容器に水素水及び水酸化物イオン水が流入する構造とすれば、前記収容容器中で水素水と水酸化物イオン水が混合される。前記収容容器中に撹拌翼等の混合促進手段を設けてもよい。本発明の製造装置における超音波印加機構は、前記混合部で混合された混合水に超音波を印加できる機構であれば特に制限されず、例えば、超音波発振機を備えた公知の超音波印加機構を適宜使用することができる。超音波の印加は、前記収容容器中の混合水に対して行ってもよく、前記収容容器にノズルを設ける、あるいは前記収容容器とノズルを連結するなどして、本発明の製造装置にノズルを設けて混合水をノズルから吐出して使用する場合は、ノズル部分で、例えばノズルの先端部等で混合水に超音波を印加してもよい。本発明の製造装置は、さらに陽極と陰極を切り替える切替機構を備え、前記陽極と陰極を切り替えることにより同じ経路で水素水と水酸化物イオン水を生成できる装置であってもよい。また、本発明の製造装置は、前記超音波印加機構が、混合部中の混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化(霧化)する超音波ミスト化機構であってもよい。前記超音波ミスト化機構は、前記混合水中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを生成させ、前記混合水をミスト化してミスト状にできる機構であれば特に制限されず、例えば、いわゆる超音波霧化機構として加湿器等に使用される機構等、公知の機構を適宜使用することができる。生成されたミストは、そのまま製造装置外に拡散させてもよく、ガスを吐出するノズルを設け前記ガスに前記ミストを混合してガスとともに吐出するようにしてもよい。前記ガス(以下、搬送ガスともいう)としては、特に制限されないが、ミスト中のラジカルと反応し難くする観点から、二酸化炭素(CO)や、窒素(N2)、アルゴン(Ar)等の不活性ガスなどを挙げることができる。前記搬送ガスを使用し、搬送ガスの吐出圧力を調整することにより、前記ミストを被洗浄物、被殺菌物等の対象物に所定の圧力で吹き付けることができる。本発明の製造装置は、前記搬送ガスの供給部、前記ミストと前記搬送ガスの混合部及びノズル等の前記搬送ガスの吐出部を備えてもよく、搬送ガスの圧力調整機構を備えてもよい。
 図1(a)は、本発明のラジカル水の製造装置の一実施形態を示す模式図である。製造装置100では、第1電極110と第2電極120が相対して配置され、第2電極120は多孔質の電極である。第1電極110を陽極(プラス極)とし、第2電極120を陰極(マイナス極)とする。第1電極110と第2電極120の間には、第2電極120に接するように陽イオン交換膜130が配置される。電気分解前の水は、流入路1(171)を通って第1電極110と第2電極120の間に形成された陽極室140に導入され、また、流入路2(172)を通って第2電極120の第1電極110と反対側に形成された陰極室150に導入される。陽極室140に導入された水は、電気分解されて水素イオン(H)が生成する。生成した水素イオンは、第2電極120を通り抜けて水素分子となり陰極室150を流れる水中に溶解し、陰極室150から排出された水素水が排出路2(191)を通って混合容器160に流れ込む。また、陽極室140では、水酸化物イオンの濃度が増加し、陽極室140から排出された水酸化物イオン水が排出路1(181)を通って混合容器160に流れ込む。混合容器160に水素水と水酸化物イオン水が流れ込むことにより、混合容器160中で水素水と水酸化物イオン水が混合される。水素水と水酸化物イオン水の混合比率は、陽極室140及び陰極室150にそれぞれ導入する水の量を調整することにより調整してもよく、切替バルブ183、193により排出路1(181)、排出路2(191)をそれぞれ流れる水酸化物イオン水、水素水の量を調整することにより調整してもよい。また、第1電極110を陰極とし、第2電極120を陽極とすれば、陽極室140(この場合は陰極室140)に水素水が生成され、陰極室150(この場合は陽極室150)に水酸化物イオン水が生成される。イオン交換膜130は、陽極と陰極の配置に合わせて陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜を使用することができる。これは、後述する本発明の製造装置の実施形態を含む本発明の製造装置において同様である。混合容器160中の混合水に超音波印加機構Uにより超音波を印加する。こうして、混合容器160中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水が製造される。図1(b)は、本発明のラジカル水の製造装置がノズルを備える場合の、混合容器160及びノズルNの部分の一実施形態を示す模式図である。混合容器160とノズルNが混合水の搬送管161で連結され、ノズルN部には超音波印加機構Uが設けられている。流入路1(171)及び流入路2(172)から流入する水の圧力により、混合水をノズルNから吐出してもよく、ポンプ等の送水機構(図示せず)を別途設けてもよい。本実施形態は、製造装置100のみでなく他の本発明の製造装置においても適用できる。
 図2(a)は、本発明のラジカル水の製造装置における超音波ミスト化機構の一実施形態を示す模式図である。本発明におけるミスト化機構は、図2(a)の機構に限定されるものでなく、公知の機構を適宜使用することができ、また、前記ミスト化機構は、製造装置100のみでなく、製造装置200~400における混合容器に設置することができる。図2(a)では、混合容器160に送風ファン162が取り付けられ、送風ファン162により作りだされる気流163が混合容器160に送り込まれる。混合容器160では、超音波印加機構Uの振動エネルギーが混合水NWの水面に集中して水柱がたち、水柱の先端部は表面張力が大幅に低下しているため、先端部から混合水の微粒子が飛散する。この微粒子を送風ファン162により形成される気流163によって、筒状のミスト発生部165を通じて外部へ放出する。図2(b)は、本発明のラジカル水の製造装置における超音波ミスト化機構の他の一実施形態を示す模式図である。図2(b)では、搬送ガス管166を流れてくる搬送ガスGにミスト発生部165で発生したミスト164が混合される。ミスト164が混合された搬送ガスGは、ノズルNから吐出される。吐出されるガスの流量や圧力は、ノズルの径や形状、搬送ガス管166中を流す搬送ガスGの流量や圧力により調整することができる。本実施形態は、製造装置100のみでなく他の本発明の製造装置においても適用できる。
 図3は、電極を3枚使用した場合の本発明のラジカル水の製造装置の一実施形態を示す模式図である。製造装置200では、第1電極210と第2電極221が相対して配置され、第1電極210の第2電極221と反対側に第3電極222が第1電極210と相対して配置される。第2電極221と第3電極222は多孔質の電極である。第1電極110を陽極とし、第2電極221と第3電極222を陰極とする。第1電極210と第2電極221の間には、第2電極221に接するように陽イオン交換膜231が配置され、第1電極210と第3電極222の間には、第3電極222に接するように陽イオン交換膜232が配置される。電気分解前の水は、流入路1(271)を通って第1電極210と第2電極221の間に形成された陽極室241と、第1電極210と第3電極222の間に形成された陽極室242に導入され、また、流入路2(272)を通って第2電極221の第1電極210と反対側に形成された陰極室251に導入される。陽極室241、242のそれぞれに導入された水は、電気分解されて水素イオン(H)が生成する。陽極室241で生成した水素イオンは、第2電極221を通り抜けて水素分子となり陰極室251を流れる水中に溶解する。陰極室251を排出された水素水は連絡路290を通って、第3電極222の第1電極210と反対側に形成された陰極室252に導入される。陰極室252では、陽極室242で電気分解により生成された水素イオンが第3電極222を通り抜けて水素分子となり陰極室252を流れる水中に溶解する。このため、水素濃度の高い水素水を生成することができる。生成された水素水は、排出路2(291)を通って混合容器260に流れ込む。一方、陽極室241及び242では水酸化物イオンの濃度が増加し、陽極室241及び242からは水酸化物イオン水が排出路1(280)通って排出され、排出路1-1(281)を通って混合容器260に流れ込む。混合容器260に水素水と水酸化物イオン水が流れ込むことにより、混合容器260中で水素水と水酸化物イオン水が混合される。水素水と水酸化物イオン水の混合比率は、陽極室241及び242並びに陰極室251にそれぞれ導入する水の量を調整することにより調整してもよく、切替バルブ283、293により排出路1-1(281)、排出路2(291)をそれぞれ流れる水酸化物イオン水、水素水の量を調整することにより調整してもよい。また、第1電極210を陰極とし、第2電極221と第3電極222を陽極とすれば、陽極室241及び242(この場合は陰極室241及び242)に水素水が生成され、陰極室251及び252(この場合は陽極室251及び252)に水酸化物イオン水が生成される。混合容器260中の混合水に超音波印加機構Uにより超音波を印加する。こうして、混合容器260中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水が製造される。
 図4は、本発明のラジカル水の製造装置の他の一実施形態を示す模式図である。製造装置300では、第1電極310と第2電極320が相対して配置され、第1電極310及び第2電極320は貫通孔を有する多孔質の電極である。また、イオン交換膜330は、陽イオン交換膜であり、図4では第1電極310に接し、イオン交換膜330と第2電極320との間に隙間があるが、イオン交換膜330は、第2電極320と第1電極310の両者に接するように配置されていてもよい。水の流入路370を流れてきた水は、第2電極320の貫通孔を通って電気分解部に流入し電気分解される。このように、製造装置300は、電気分解部が二つの電極(第1電極310と第2電極320)を有し、電気分解部への水の流入路370は電気分解部の外側から電極の一方のみ(第2電極320のみ)に接し、水の流入路370が接した第2電極320は貫通孔を有する電極である。電気分解部は、第1電極310、第2電極320、イオン交換膜330及び電極間の隙間から側面に水が漏れない構造となっている。第2電極320を陰極(マイナス極)とし、第1電極310を陽極(プラス極)とすると、水の電気分解により生じた水素イオン(H)は、第2電極320の方に引きつけられ、水素分子となって第2電極320の貫通孔を通って流入路370中の水に溶解する。こうして、水素水が生成され、生成された水素水は、排出路380を通って混合容器360に流れ込む。また、第2電極320と第1電極310の間にイオン交換膜330があるため、電気分解部に流入した水は、第1電極310の下には漏れず、第1電極310の貫通孔からは、オゾンガス(O)が排出される。製造装置300は、陽極及び陰極を切り替える切替機構を備える(図示せず)。切替機構は、電極反転回路等の公知の機構を適宜使用することができる。前記切替機構により、第2電極320を陽極(プラス極)とし、第1電極310を陰極(マイナス極)とする。この場合、電気分解部への水の流入路370を流れてきた水は、第2電極320の貫通孔を通じて電気分解部に流入し電気分解され、電気分解により生じた水酸化物イオン(OH)は、第2電極320の方に引きつけられ、貫通孔を通って流入路370中の水に移動する。こうして、水酸化物イオン(OH)を多く含んだ水酸化物イオン水が生成され、生成された水酸化物イオン水は、排出路380を通って混合容器360に流れ込む。混合容器360に水素水と水酸化物イオン水が流れ込むことにより、混合容器360中で水素水と水酸化物イオン水が混合される。水素水と水酸化物イオン水の混合比率は、水素水を生成する時間と水酸化物イオン水を生成する時間、あるいは水素水を生成するときの水の量と水酸化物イオン水を生成するときの水の量を調整することにより調整できる。混合容器360中の混合水に超音波印加機構Uにより超音波を印加する。こうして、混合容器360中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水が製造される。
 図5は、本発明のラジカル水の製造装置の他の一実施形態を示す模式図である。製造装置400では、第1電極410と第2電極420が相対して配置され、第1電極410及び第2電極420は貫通孔を有する多孔質の電極である。また、イオン交換膜430は、陽イオン交換膜であり、図5では第1電極410に接し、イオン交換膜430と第2電極420との間に隙間があるが、イオン交換膜430は、第2電極420と第1電極410の両者に接するように配置されていてもよい。混合容器460に投入された水は、第2電極420の貫通孔を通って電気分解部に流入し電気分解される。このように、製造装置400は、電気分解部が二つの電極(第1電極410と第2電極420)を有し、電気分解部は、第1電極410、第2電極420、イオン交換膜430及び電極間の隙間から側面に水が漏れない構造となっている。第2電極420を陰極(マイナス極)とし、第1電極410を陽極(プラス極)とすると、水の電気分解により生じた水素イオン(H)は、第2電極420の方に引きつけられ、水素分子となって第2電極420の貫通孔を通って混合容器460中の水に溶解する。こうして、混合容器460中に水素水が生成される。第2電極420と第1電極410の間にイオン交換膜430があるため、電気分解部に流入した水は、第1電極410の下には漏れず、第1電極410の貫通孔からは、オゾンガス(O)が排出される。製造装置400は、陽極及び陰極を切り替える切替機構を備える(図示せず)。切替機構は、電極反転回路等の公知の機構を適宜使用することができる。前記切替機構により、第2電極420を陽極(プラス極)とし、第1電極410を陰極(マイナス極)とする。この場合、混合容器460中の水は、第2電極420の貫通孔を通じて電気分解部に流入し電気分解され、電気分解により生じた水酸化物イオン(OH)は、第2電極420の方に引きつけられ、貫通孔を通って混合容器460中の水に移動する。こうして、混合容器460中に、水素水と水酸化物イオン水の混合水が生成される。水素水と水酸化物イオン水の混合比率は、水素水を生成する時間と水酸化物イオン水を生成する時間を調整することにより調整できる。混合容器460中の混合水に超音波印加機構Uにより超音波を印加する。こうして、混合容器460中に水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水が製造される。製造装置400では、混合容器460が製造装置300における流入路370と排出路380の役割も兼ねている。
 製造装置300及び400は、少なくとも1つの陽極と少なくとも1つの陰極を有して水を電気分解する電気分解部、前記電気分解部への水の導入路、電気分解された水の前記電気分解部からの排出路、排出された水の収容容器、前記収容容器中の水へ超音波を印加する超音波印加機構及び前記電極の陽極と陰極を切り替える切替機構を備え、前記切替機構により電気分解時における前記電極の陽極と陰極を切り替えることにより、水素水と水酸化物イオン水を同じ経路で生成し、前記収容容器中に前記水素水と前記水酸化物イオン水の混合水を生成し、前記混合水に前記超音波印加機構により超音波を印加することにより水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを生成する装置である。前記収容容器は混合部である混合容器となる。ここで、同じ経路で生成するとは、原料水(電気分解前の水)が電気分解部への導入路を通って電気分解部に流入し、電気分解されて水素水が生成し、生成した水素水が電気分解部から排出される経路と、原料水(電気分解前の水)が電気分解部への導入路を通って電気分解部に流入し、電気分解されて水酸化物イオン水が生成し、生成した水酸化物イオン水が電気分解部から排出される経路とが同じことを表す。通常、水を電気分解すると、各電極側から異なった種類の電解水が生成されるが、本発明の製造装置は、電極の陽極と陰極を切り替える切替機構を備えるため、この切替機構により陽極と陰極を切り替えることにより同じ経路で水素水と水酸化物イオン水という異なった種類の水を生成することができる。また、本発明の製造装置は、2つの電極を有して水を電気分解する電気分解部、前記電気分解部への水の導入路、前記電極の正負を切り替える切替機構、及び前記2つの電極の間に配置されたイオン交換膜を備え、前記電極は貫通孔を有する電極であり、前記水の導入路は前記電気分解部の外側から前記電極の一方のみに接し、前記切替機構により電気分解時における前記電極の正負を切り替えることにより、水素水と水酸化物イオン水を同じ経路で生成する装置である。
 本発明の洗浄及び/又は殺菌方法は、本発明の製造方法により製造されるラジカル水により対象物を処理することを特徴とする。また、本発明の洗浄及び/又は殺菌方法は、水を電気分解して水素水を得るステップ、水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、混合した混合水に超音波を印加するステップ、及び超音波を印加した混合水で対象物を処理するステップを含むことを特徴とする。また、本発明の洗浄及び/又は殺菌方法は、混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化し、前記混合水をミスト状にするステップであり、前記ステップで生成されたミストで対象物を処理することを特徴とする。ここで、各ステップの内容は、上記本発明のラジカル水の製造方法及びラジカル水の製造装置で述べた内容と同じである。本発明の洗浄及び/又は殺菌方法における対象物としては特に制限されるものでなく、例えば、青果、鮮魚、精肉等の食品やこれらの加工食品、食器、まな板等の調理用品などの家庭で使用される物から、半導体ウェハ等の工業用品まで広く対象とすることができ、その他にも農作物や加工食品一般、切り花、水耕栽培、培養、養殖、畜産等に使用される水、室内の空気などに使用することができる。本発明において、処理するとは、本発明のラジカル水を対象物表面に接触させることをいい、例えば、前記ラジカル水(通常の液状の場合とミスト状の場合を含む)を対象物に吹きかける、噴霧する、塗布する、対象物表面上にラジカル水を流す、これらの処理のそれぞれを続けて行い対象物表面へ新たなラジカル水を所定時間接触させる、対象物をラジカル水に浸漬する、ミスト状のラジカル水が分散した容器あるいは空間中に対象物を置く等の処理を挙げることができる。対象物に通常の液状のラジカル水又はミスト状のラジカル水を吹きかけたり塗布したりする場合は、例えば、上記で述べたノズルを使用することができる。また、切り花、水耕栽培、培養、養殖、畜産等に使用される水に対して処理する場合は、通常の水に対して本発明のラジカル水(通常の液体状態)を添加する又はミスト状態のラジカル水を吹きかけることにより、また、培地に本発明のラジカル水(通常の液状又はミスト状)を添加することにより処理することができる。室内の空気に対しては、本発明のミスト状のラジカル水を空気中に拡散させることにより処理することができる。本発明のミスト状のラジカル水(ラジカルミスト)を空気中に拡散させることを特徴とする空気環境の改善方法においては、空気中への拡散方法は特に制限されるものでなく、公知の拡散方法を使用でき、簡易にはミストを空気中に放出することにより、ミストを空気中に拡散させることができる。本発明のラジカルミストは、空気中の塵や汚染物質と接触してラジカルミスト中のラジカルによりこれらを酸化することにより空気を清浄化することができる。また、霧化する過程でミストから放出されたラジカルやマイナスイオンも、空気中の塵や汚染物質を酸化して空気を清浄化する。本発明の処理においてミスト状のラジカル水(ラジカルミスト)を使用する場合は、ラジカルミストとガスを混合して使用して、前記ガスの流量や圧力を調整することにより、対象物に前記ラジカルミストを噴霧するときの圧力を調整することができる。半導体分野におけるウェハ等の洗浄においては、本発明のラジカルミストによる処理は、液体を流すのではないため、ウェハ表面の微細構造を傷めることなく洗浄ができる。また、前記ガスの使用によりウェハ表面へ吹きかける際の圧力を調整することができる。また、半導体ウェハの加工は、様々な薬液を使用して行われるため、気化したこれらの薬剤等で加工室内が汚染される。そのため、窒素等で加工室内を置換することが行われているが、それでもヒューム(ガス)が汚染物質として加工室内に残存する。本発明のラジカルミストを窒素等の不活性ガスと混合して、あるいはラジカルミスト単独で加工室内に導入することにより、ラジカルがヒュームと反応して汚染物質を除去することができる。
 本発明のラジカル水の製造方法によれば、水の電気分解により得られる水素水と水酸化物イオン水の混合水に超音波を印加する。混合水中には、水酸化物イオン水中の水酸化物イオンが多く含まれるため、超音波の印加により水酸基ラジカルが生成する。水酸基ラジカルは強い酸化力を有することが知られており、水酸基ラジカルを含む本発明のラジカル水は、洗浄及び/又は殺菌効果に優れる。また、混合水中には、水素水中の水素が多く含まれるため、超音波の印加により水素ラジカルが生成する。水素ラジカルは強い還元力を有することが知られており、水素ラジカルを含む本発明のラジカル水は、酸化防止及び保湿効果に優れる。本発明のラジカル水は、水素水と水酸化物イオン水の混合水に超音波を印加してラジカルを生成しているので、水酸化物イオン水から形成されるラジカル水の特性と、水素水から形成されるラジカル水の特性を併せもつ。水素水と水酸化物イオン水の混合比は、特に制限されないが、例えば、97:3~3:97とすることができる。混合水において水素水としての作用を重視する場合は、好ましくは97:3~70:30とすることができ、水酸化物イオン水としての作用を重視する場合は、30:70~3:97とすることができる。本発明のラジカル水は、強い酸化還元力を有するので、酸化防止及び保湿並びに殺菌効果に優れる。また、本発明のラジカル水は、前記ラジカルの他にラジカル化していない水素及び/又は水酸化イオンが含まれてもよく、この場合、水素及び/又は水酸化イオン由来の効果も併せて得られる。本発明のラジカル水は、水酸基ラジカルによる強い酸化力のみでなく、水素水由来の効果、例えば、野菜、くだもの等を活性化させて生育率や発芽率を向上させたり、鮮度を維持したり、肉類の熟成においてタンパク質の分解を促進させたりする効果を有する。本発明のミスト状のラジカル水の製造方法によれば、水の電気分解により得られる水素水と水酸化物イオン水の混合水に超音波を印加して霧化しミスト状にする。超音波を印加して霧化する過程で、より多くの水素ラジカルや水酸基ラジカルが得られ、より強い酸化還元力が得られる。また、本発明のミスト状のラジカル水においても、上記と同様に前記ラジカルの他にラジカル化していない水素及び/又は水酸化イオンが含まれてもよく、この場合、水素及び/又は水酸化イオン由来の効果も併せて得られる。
(水素水と水酸化物イオン水の混合水の調製)
図4に示す電極構造の製造装置を使用して水を電気分解し、水素水と水酸化物イオン水を得た。得られた水素水のORPは-650mVであり、得られた水酸化物イオン水のORPは+900mVであった。次に、得られた水素水と水酸化物イオン水を体積で9:1の割合(水素水の体積:水酸化物イオン水の体積=9:1)で混合して混合水を得た。イオンカウンター(NT-C101A、アンデス電気株式会社製)を用いて混合水に含まれる陰イオンを測定したところ250~290万個/ccであった。
 [実施例1]
縦2.7m、横3.6m、高さ2.2mの常温の室内に置かれた台の上にブロッコリーを置き、上記で調製した混合水(「以下、単に「混合水」という。」)に超音波を印加してミスト化し前記室内に噴霧した。噴霧開始時、噴霧開始後5日目(4日経過後)、10日目(9日経過後)の全糖とビタミンンCの量を測定した。なお、試験期間中は継続して噴霧を続け、噴霧量は混合水として250mL/hrであった。その結果を表1に示す。
 [比較例1]
実施例1と同じ室内に実施例1と同様にブロッコリーを置き、混合水のミストを噴霧せずに、そのまま放置した。そして、実施例1と同様に全糖とビタミンンCの量を測定した。その結果を表1に示す。実施例1と比較例1の結果から分かるように混合水のミストが拡散した室内に置かれたブロッコリーは全糖及びビタミンCの減少が少なく鮮度が維持されていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [実施例2]
空気の出入口を設け、それ以外は密閉された容器中に菌体試料を置き、空気の流れにのせて混合水のミストを流し続けた(混合水として100mL/hr)。試験開始時と試験開始後180分経過後の試料表面の大腸菌と黄色ブドウ球菌を測定した。その結果、大腸菌の菌数は試験開始時に18000個であったが、180分経過後は1200個に減少した。また、黄色ブドウ球菌の菌数は試験開始時に800個であったが、180分経過後は50個に減少した。これらの結果から分かるように、混合水のミストは薬液を使用せずに優れた殺菌効果を示した。
 [実施例3]
アンモニア濃度が50ppmの空気が入った容器中(容積500L)に混合水のミストを噴霧し(混合水として200mL)、10分経過後のアンモニア濃度を測定したところ25ppmに減少した。また同様に、硫化水素濃度が0.006ppm、メチルメルカプタン濃度が0.007ppmの空気が入った容器中に混合水のミストを噴霧したところ、10分経過後には硫化水素濃度が0.002ppm、メチルメルカプタン濃度が0.001ppmに減少した。これらの結果から分かるように、混合水のミストは優れた消臭効果を示した。
 本発明のラジカル水は、農作物や加工食品を、その素材を傷めることなく殺菌できるので、これらの洗浄や殺菌の分野に好適に使用できる。例えば、低温でないと菌が繁殖するため冷蔵で管理、輸送しなければならない農作物や加工食品を、本発明のラジカル水で洗浄又は殺菌することにより、常温で管理、輸送でき、農作物や加工食品の管理、輸送分野で好適に利用できる。また、例えば、野菜の毛穴やキュウリの窪み等には殺菌剤が浸透しにくいが、ミスト状の本発明のラジカル水を使用すれば、このような箇所も薬剤副作用の心配なく短時間に洗浄、殺菌が可能となる。青果、鮮魚、精肉等の生鮮食品は鮮度が重要であるので、本発明のラジカル水は、前記のとおり鮮度維持のために好適に利用できるが、その一方でこれらの食品は、出来立てや採り立てより時間が経過した方が、その食品が持つ酵素による分解によって、アミノ酸に代表される旨味成分が増加して美味しくなり商品価値が上がる。そのため、現在、例えば肉などを低温で時間をかけて熟成している。しかし、本発明のラジカル水を使用すると、薬剤を使用しないで殺菌効果と熟成の促成効果が短時間に得られるので、本発明のラジカル水は発酵食品や熟成食品の分野で好適に利用できる。裁断して出荷する鑑賞植物の管理は、低温に維持しておかないと花が咲き急いでしまったり、外部からの菌の影響を受けて腐敗したり、代謝が多くなりしおれてしまう。本発明のラジカル水を使用すると、薬剤を使用しないで殺菌と代謝量の抑制が可能であるため、前記植物の寿命を延ばすことが可能であり、このような分野に好適に使用できる。水耕栽培や微生物の培養における水の管理は、薬剤を添加することにより衛生面を維持している。水耕栽培に使用する水として、本発明のラジカル水を使用する、あるいは通常の水に本発明のラジカル水(通常の液体状態)を添加したものを使用する又はミスト状態のラジカル水を吹きかけたものを使用することにより、また、培地に本発明のラジカル水(通常の液体状態又はミスト状態)を添加することにより、薬剤副作用の心配なく殺菌効果により害虫や病気などの育成障害要素を抑制して生育促進を可能とし、生産性を上げることが可能となるので、このような分野に好適に使用できる。同様に、養殖業、畜産業等における水の管理は、薬剤を添加することにより衛生面を維持している。本発明のラジカル水を使用することにより、あるいは通常の水に本発明のラジカル水(通常の液体状態)を添加したもの又はミスト状態のラジカル水を吹きかけたものを使用することにより、薬剤を使用しないで殺菌と生育の促進が可能であるため、本発明のラジカル水はこのような分野に好適に使用できる。肌の保湿は、油分等の薬剤を塗布したり、薬剤の蒸気やミストを吹き付けたりすることにより行っている。しかし、本発明のラジカル水を使用すると、通常の液体状態のラジカル水を塗布する、又はミスト状態のラジカル水を吹き付けることにより、薬剤なしで皮膚の雑菌による障害を改善しながら保湿効果を発揮することが可能となるので、このような分野に好適に使用できる。本発明のミスト状のラジカル水によれば、室内にミスト状のラジカル水を拡散させることにより、空気中のイオンを任意に調整できるので、薬剤なく臭気改善ができ、また、活性化状態における健康管理や無菌化状態における健康管理を薬剤なく行うことが可能となるので、空調の分野に好適に使用できる。また、本発明のラジカル水は、例えば、以下に挙げるように医療分野においても好適に利用できる。任意のイオン混合状態を吸気することで、疾病状態を改善できる空気環境を作ることが可能となる。病室、手術室等の衛生空間を任意のイオン状態で作ることが可能となる。医療機器の消毒、殺菌を任意のイオン混合状態で可能にし、洗浄しにくい微小空間も簡易に洗浄できる。半導体分野における洗浄工程は、液体状態でしかできなかったが、本発明のミスト状のラジカル水を使用すると、任意のイオン混合状態のミストを被洗浄面にあてることにより洗浄を行うことが可能となるので、多量の洗浄水と添加薬剤を使用せずに洗浄が行えるようになり、半導体等における洗浄分野で好適に利用できる。本発明の製造方法及び製造装置は、上記のようなラジカル水を簡易に生成することができるので、前記ラジカル水の製造において好適に利用できる。また、本発明の洗浄及び/又は殺菌方法は、上記のような優れた効果を示す洗浄及び/又は殺菌を簡易に行うことができるので、上記各種の洗浄及び/又は殺菌分野において好適に利用できる。
100、200、300、400  ラジカル水製造装置
110、210、310、410  第1電極(陽極)
120、221、320、420  第2電極(陰極)
222  第3電極(陰極)
130、231、232、330、430 イオン交換膜
140、241、242 陽極室
150、251、252 陰極室
160、260、360、460 混合容器
161 搬送管
162 送風ファン
163 気流
164 ミスト
165 ミスト発生部
166 搬送ガス管
171、271 流入路1
172、272 流入路2
370 流入路
380 排出路
181、280 排出路1
281 排出路1-1
282 排出路1-2
182 排出路1-1
183、283 切替バルブ
290 連絡路
191、291 排出路2
192、292 排出路2-1
193、293 切替バルブ
U   超音波印加機構
N   ノズル
NW  混合水
G   搬送ガス
 

Claims (11)

  1.  水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造方法であって、
    水を電気分解して水素水を得るステップ、
    水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、
    前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、及び
    混合した混合水に超音波を印加するステップ
    を含むラジカル水の製造方法。
  2.  混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化し、前記混合水をミスト状にするステップであることを特徴とする請求項1記載のラジカル水の製造方法。
  3.  水素ラジカル及び/又は水酸基ラジカルを含むラジカル水の製造装置であって、
    少なくとも1つの陽極及び少なくとも1つの陰極を有する水の電気分解部、
    前記電気分解部の負極側で生成される水素水と正極側で生成される水酸化物イオン水を混合する混合部、及び
    前記混合部で混合された混合水に超音波を印加する超音波印加機構
    を備えるラジカル水の製造装置。
  4.  陽極と陰極を切り替える切替機構を備え、前記電極の正負を切り替えることにより同じ経路で水素水と水酸化物イオン水を生成することを特徴とする請求項3記載のラジカル水の製造装置。
  5.  超音波印加機構が、混合部中の混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化する超音波ミスト化機構であることを特徴とする請求項3又は4記載のラジカル水の製造装置。
  6.  請求項1又は2記載のラジカル水の製造方法により製造されるラジカル水により対象物を処理することを特徴とする洗浄及び/又は殺菌方法。
  7.  請求項2記載のラジカル水の製造方法により製造されるミスト状のラジカル水を空気中に拡散させることを特徴とする空気環境の改善方法。
  8.  請求項1記載のラジカル水の製造方法により製造されるラジカル水。
  9.  請求項2記載のラジカル水の製造方法により製造されるミスト状のラジカル水。
  10.  水を電気分解して水素水を得るステップ、
    水を電気分解して電気分解前より水酸化物イオン濃度が増加した水酸化物イオン水を得るステップ、
    前記水素水と前記水酸化物イオン水を混合するステップ、
    混合した混合水に超音波を印加するステップ、及び
    超音波を印加した混合水で対象物を処理するステップ
    を含む洗浄及び/又は殺菌方法。
  11.  混合した混合水に超音波を印加するステップが、前記混合した混合水に超音波を印加して前記混合水をミスト化し、前記混合水をミスト状にするステップであり、前記ステップで生成されたミストで対象物を処理することを特徴とする請求項10記載の洗浄及び/又は殺菌方法。
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