(57)【要約】【課題】ｐＨ＞１２．５であり、且つ、流動や経時等による性能の低下が少なく、且つ、短時間で大量に生成することができる洗浄水を始めとした機能水の製造方法、機能水の使用方法及び機能水の製造装置を提供すること。【解決手段】アルカリ溶液Ａに水素微細気泡を供給して水素を飽和状態に溶解させ、これにより機能水としての水素飽和アルカリ水を生成する。このようにして得られた水素飽和アルカリ水は、電気分解反応を用いずにアルカリ溶液に水素微細気泡を供給して生成されるため、短時間で大量に生成することができ、且つ、水素が飽和状態に溶解しているため、流動や経時等による性能の低下が少なく、且つ、高濃度のアルカリ溶液を用いることでｐＨ＞１２．５とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ溶液に水素微細気泡を供給して水素を飽和状態に溶解させ、機能水としての水素飽和アルカリ水を生成することを特徴とする機能水の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ溶液に水素を供給し、この供給水素を微細にして前記水素微細気泡にすることを特徴とする請求項１記載の機能水の製造方法。
【請求項３】
生成された水素飽和アルカリ水の気相部の揮散水素を、前記供給水素とすることを特徴とする請求項２記載の機能水の製造方法。
【請求項４】
前記生成された水素飽和アルカリ水の溶存水素濃度に関する情報を取得し、前記水素飽和アルカリ水の生成状況を監視することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項５】
前記溶存水素濃度に関する情報は、溶存水素計、又は、酸化還元電位計、又は、溶存酸素計の情報であることを特徴とする請求項４記載の機能水の製造方法。
【請求項６】
前記水素飽和アルカリ水の生成状況に基づいて、前記アルカリ溶液に対する前記水素微細気泡の供給を制御することを特徴とする請求項４又は５記載の機能水の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の機能水の製造方法により製造された水素飽和アルカリ水を使用するにあたって、溶存水素のラジカル化を促進することを特徴とする機能水の使用方法。
【請求項８】
前記溶存水素のラジカル化を、超音波、又は、ＵＶにより促進することを特徴とする請求項７記載の機能水の使用方法。
【請求項９】
アルカリ溶液に水素微細気泡を供給して水素を飽和状態に溶解させる手段を備え、この手段により機能水としての水素飽和アルカリ水を生成することを特徴とする機能水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能水の製造方法、機能水の使用方法及び機能水の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の分野で機能水が注目されている。この機能水とは、物理的、化学的に処理された水で、物性変化によって何らかの機能を有する水のことであり、例えば洗浄等の分野に利用されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、電気分解を行う電解槽に、陽極側と陰極側とを区画するイオン交換膜を配置し、陽極側に炭酸カリウムを含む電解質水溶液を供給し、陰極側に純水を供給して、電気分解によりアルカリ電解水を生成し、このアルカリ電解水を機能水として例えば洗車用の洗浄水や機械部品等の洗浄水として用いる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２７５８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記アルカリ電解水のｐＨは、電解槽材質の耐アルカリ性の問題により１２．５が上限であり、洗浄効果が十分とはいえず、ｐＨ＞１２．５の機能水が求められている。
【０００５】
また、アルカリ電解水は、洗浄性能の向上に寄与していると考えられる溶存水素が、流動、経時、加温等の要因により減少するため、性能を維持するのが難しい。
【０００６】
また、アルカリ電解水は、電気分解反応を利用して生成されるため、短時間で経済的に大量に生成することが困難である。従って、大量に使用する場合には、アルカリ電解水を作り置きしタンクに一旦貯留してから使用しなければならす、タンクへのアルカリ電解水の流動やタンクからのアルカリ電解水の流動、さらに貯留による経時に従い、実際の使用時には性能が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ｐＨ＞１２．５であり、且つ、流動や経時等による性能の低下が少なく、且つ、短時間で大量に生成することができる洗浄水を始めとした機能水の製造方法、機能水の使用方法及び機能水の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による機能水の製造方法は、アルカリ溶液に水素微細気泡を供給して水素を飽和状態に溶解させ、機能水としての水素飽和アルカリ水を生成することを特徴としている。
【０００９】
本発明による機能水の製造装置は、アルカリ溶液に水素微細気泡を供給して水素を飽和状態に溶解させる手段を備え、この手段により機能水としての水素飽和アルカリ水を生成することを特徴としている。
【００１０】
このような機能水の製造方法及び製造装置によれば、アルカリ溶液に水素微細気泡が供給されて水素が飽和状態に溶解し、これにより機能水としての水素飽和アルカリ水が生成される。このようにして得られた水素飽和アルカリ水は、電気分解反応を用いずにアルカリ溶液に水素微細気泡を供給して生成されるため、短時間で大量に生成することができ、且つ、水素が飽和状態に溶解しているため、流動や経時等による性能の低下が少なく、且つ、ｐＨ＞１２．５のアルカリ溶液を用いることでｐＨ＞１２．５とすることができる。
【００１１】
ここで、上記作用を好適に奏する機能水の製造方法としては、具体的には、アルカリ溶液に水素を供給し、この供給水素を微細にして水素微細気泡にする方法が挙げられる。
【００１２】
また、生成された水素飽和アルカリ水の気相部の揮散水素を、供給水素とすれば、供給水素のランニングコストが低減される。
【００１３】
また、生成された水素飽和アルカリ水の溶存水素濃度に関する情報を取得し、水素飽和アルカリ水の生成状況を監視するのが好ましい。
【００１４】
ここで、溶存水素濃度に関する情報としては、具体的には、溶存水素計、又は、酸化還元電位計、又は、溶存酸素計の情報が挙げられる。
【００１５】
また、水素飽和アルカリ水の生成状況に基づいて、アルカリ溶液に対する水素微細気泡の供給を制御するのが好ましい。これにより、所望の水素飽和アルカリ水を得ることができる。
【００１６】
また、本発明による機能水の使用方法は、上記機能水の製造方法により製造された水素飽和アルカリ水を使用するにあたって、溶存水素のラジカル化を促進することを特徴としている。
【００１７】
このような機能水の使用方法によれば、水素飽和アルカリ水を使用するにあたって、水素飽和アルカリ水の溶存水素のラジカル化が促進されるため、機能水の性能が向上される。
【００１８】
ここで、溶存水素のラジカル化を促進する方法としては、具体的には、超音波、又は、ＵＶにより促進する方法が挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明の機能水の製造方法及び製造装置によれば、ｐＨ＞１２．５であり、且つ、流動や経時等による性能の低下が少なく、且つ、短時間で大量に生成することができる洗浄水を始めとした機能水を提供できる。また、本発明の機能水の使用方法によれば、使用時にあって機能水の性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による機能水の製造方法、機能水の使用方法及び機能水の製造装置の好適な実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る機能水製造装置及び利用装置を示す概略構成図である。
【００２１】
機能水製造装置１００は、機能水である水素飽和アルカリ水を生成する装置であり、機能水利用装置２００は、製造装置１００で生成された水素飽和アルカリ水を使用する装置である。
【００２２】
機能水製造装置１００は、水素飽和アルカリ水を生成するための循環水槽１を備えている。この循環水槽１に対しては、ｐＨ＞１２．５のアルカリ溶液Ａを導入するアルカリ溶液導入ラインＬ１が接続されている共に、循環ラインＬ２が接続されている。
【００２３】
この循環ラインＬ２には、例えば水素ボンベ等の水素ガス供給源２からの水素ガスを供給水素として導入する供給水素導入ラインＬ３が接続されると共に、この供給水素導入ラインＬ３の合流部より下流側に、気液混合ポンプＰ１、水素微細気泡発生手段３が、この順で配設されている。
【００２４】
気液混合ポンプＰ１は、循環水槽１の溶液を循環ラインＬ２を通して循環水槽１との間で循環させると共に、供給水素導入ラインＬ３から導入される水素を循環水槽１からの溶液に混合させるものである。
【００２５】
水素微細気泡発生手段３は、気液混合ポンプＰ１からの気液混合溶液中の水素を微細にして水素微細気泡とするもので、ここでは、Ｈ２マイクロバブル発生装置が用いられ、剪断を与えて供給水素をμｍ単位の水素微細気泡とする。
【００２６】
また、循環水槽１の気相部１ａと供給水素導入ラインＬ３とは、揮散水素供給ラインＬ４により接続されている。この揮散水素供給ラインＬ４は、気相部１ａに揮散する揮散水素を供給水素として供給水素導入ラインＬ３に供給するためのものである。
【００２７】
また、循環水槽１には、水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５が接続され、この水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５には、途中で分岐する分岐ラインＬ６が接続され、この分岐ラインＬ６は循環水槽１に接続されている。そして、水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５には送液ポンプＰ２が配設され、分岐ラインＬ６には、溶存水素濃度情報取得手段４が配設されている。
【００２８】
送液ポンプＰ２は、循環水槽１で生成された水素飽和アルカリ水を、水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５を通して後段の機能水使用装置２００に供給すると共に、水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５を流れる水素飽和アルカリ水の一部を分岐ラインＬ６に供給するためのものである。
【００２９】
溶存水素濃度情報取得手段４は、分岐ラインＬ６を流れる水素飽和アルカリ水の溶存水素濃度に関する情報を取得するもので、ここでは、溶存水素計、又は、酸化還元電位計、又は、溶存酸素計の何れかが用いられる。
【００３０】
このような構成を有する機能水製造装置１００は、さらに制御手段５を備えている。この制御手段５は、溶存水素濃度情報取得手段４からの溶存水素濃度に関する情報に基づいて水素飽和アルカリ水の生成状況を監視し、アルカリ溶液Ａに対する水素微細気泡の供給を制御するものである。
【００３１】
具体的には、制御手段５は、溶存水素濃度に関する情報に基づいて水素が飽和状態に溶解したと判断したら、供給水素導入ラインＬ３に設けられている供給バルブＶ１を閉にすると共に気液混合ポンプＰ１の駆動を停止するように制御する。また、必要に応じて、送液ポンプＰ２を駆動し、又は、停止するように制御する。
【００３２】
水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５に接続される機能水使用装置２００は、洗浄槽６及びラジカル化促進手段７を備えている。
【００３３】
洗浄槽６は、水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５に接続されて水素飽和アルカリ水を導入し、例えば機械部品等の洗浄対象物を槽内に浸漬させて洗浄するためのものである。
【００３４】
ラジカル化促進手段７は、洗浄槽６内における水素飽和アルカリ水の溶存水素のラジカル化を促進するためのもので、ここでは、超音波、又は、ＵＶの何れかが用いられている。
【００３５】
このような構成を有する機能水製造装置１００及び使用装置２００の作用について説明する。
【００３６】
先ず、製造装置１００にあっては、循環水槽１にアルカリ溶液導入ラインＬ１を介してｐＨ＞１２．５のアルカリ溶液Ａが所定量導入され、制御手段５により、気液混合ポンプＰ１が駆動されると共に供給バルブＶ１が開にされる。これにより、循環ラインＬ２では、アルカリ溶液Ａに供給水素が混合され、この混合液が水素微細気泡発生手段３を通過する際に、混合液中の水素が微細気泡とされ、これが循環水槽１及び循環ラインＬ２を循環することで、アルカリ溶液に水素が飽和状態に溶解し、循環水槽１では、ｐＨ＞１２．５の水素飽和アルカリ水が生成される。
【００３７】
循環水槽１の気相部１ａに揮散する水素は、揮散水素供給ラインＬ４を介して供給水素として供給水素導入ラインＬ３に戻され循環ラインＬ２に供給される。従って、供給水素のランニングコストの低減が図られている。
【００３８】
ここで、水素飽和アルカリ水の使用時又は使用前になると、制御手段５により、送液ポンプＰ２が駆動され、循環水槽１の水素飽和アルカリ水が水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５を介して機能水使用装置２００の洗浄槽６に供給される。
【００３９】
水素飽和アルカリ水供給ラインＬ５を流れる水素飽和アルカリ水の一部は、分岐ラインＬ６を流れ循環水槽１に戻される。このとき、溶存水素濃度情報取得手段４により、水素飽和アルカリ水の溶存水素濃度に関する情報が取得され、この溶存水素濃度に関する情報に基づいて、制御手段５が、水素が飽和状態に溶解していると判断したら（溶存水素濃度情報取得手段４を例えば酸化還元電位計とした場合には−８００ｍＶに達し−８００ｍＶより小で安定したら）、供給バルブＶ１が閉にされると共に気液混合ポンプＰ１の駆動が停止される。その後、溶存水素濃度に関する情報に基づいて、制御手段５が、水素が飽和状態に溶解していないと判断したら（溶存水素濃度情報取得手段４を例えば酸化還元電位計とした場合には−８００ｍＶより大になったら）、供給バルブＶ１が開にされると共に気液混合ポンプＰ１が駆動される。
【００４０】
一方、機能水使用装置２００にあっては、水素飽和アルカリ水が導入された洗浄槽６に洗浄対象物が浸漬されて洗浄される。このとき、ラジカル化促進手段７により洗浄槽６内の水素飽和アルカリ水の溶存水素のラジカル化が促進されて洗浄が行われる。
【００４１】
このように、本実施形態においては、アルカリ溶液Ａに水素微細気泡が供給されて水素が飽和状態に溶解し、これにより水素飽和アルカリ水が生成される。このようにして得られた水素飽和アルカリ水は、電気分解反応を用いずにアルカリ溶液に水素微細気泡を供給して生成されるため、短時間で大量に生成することができ、且つ、水素が飽和状態に溶解しているため、流動や経時等による洗浄性能の低下が少なく、且つ、ｐＨ＞１２．５のアルカリ溶液を用いることでｐＨ＞１２．５とすることができ、洗浄効果が十分に期待できる。
【００４２】
また、本実施形態においては、このように有益な水素飽和アルカリ水を用い、この水素飽和アルカリ水を使用するにあたって、水素飽和アルカリ水の溶存水素のラジカル化を促進するようにしているため、洗浄性能が一層向上されている。
【００４３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、供給水素導入ラインＬ３を循環ラインＬ２に接続しているが、水素微細気泡発生手段３に直接接続し当該水素微細気泡発生手段３に水素を供給するようにしても良い。この場合には、揮散水素供給ラインＬ４は、循環ラインＬ２の気液混合ポンプＰ１より上流側に接続することになる。
【００４４】
また、循環水槽１で生成した水素飽和アルカリ水を機能水使用装置２００を用いずに直接使用するようにしても良い。
【００４５】
また、上記実施形態においては、特にその用途が有効だとして、水素飽和アルカリ水を洗浄に使用しているが、他の機能水として利用することも可能である。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を説明する。
【００４７】
（実施例１）
図１に示す機能水製造装置を使用し、アルカリ溶液として０．１２５％ＮａＯＨ（苛性ソーダ）溶液を用い、水素微細気泡発生手段としてＨ２マイクロバブル発生装置を用いて、水素飽和アルカリ水を生成し、その生成状況を調べた。生成状況としては、酸化還元電位（ＯＲＰ）及びｐＨの経時変化を調べた。液温は５０°Ｃとした。なお、ここで用いた０．１２５％ＮａＯＨ溶液は、ｐＨ≒１２．５（室温）のアルカリ電解水と同じ濃度である。結果を図２に示す。
【００４８】
（実施例２）
アルカリ溶液として０．５％ＮａＯＨ溶液を用いた点以外は実施例１と同様とした。結果を図３に示す。
【００４９】
（実施例３）
水素微細気泡発生手段としてＨ２ミリバブル発生装置を用い、液温を大気温とした点以外は実施例２と同様とした。Ｈ２ミリバブル発生装置としては、散気球を用いた。ここでいうＨ２ミリバブルとは、Ｈ２マイクロバブルより大きいｍｍ単位の水素微細気泡のことである。結果を図４に示す。
【００５０】
図２〜図４において、横軸は経過時間（分）を示し、左側の縦軸はｐＨを示し、右側の縦軸は酸化還元電位（ｍＶ）を示している。また、ｐＨの経時変化は黒四角印で示し、酸化還元電位の経時変化は酸化還元電位計を用いて測定し白丸印で示している。なお、図２にあっては、経過時間５分でＨ２マイクロバブル発生装置を停止し、図３にあっては、経過時間１０分でＨ２マイクロバブル発生装置を停止し、図４にあっては、経過時間３０分でＨ２ミリバブル発生装置を停止した。
【００５１】
図２及び図３に示すように、アルカリ溶液にＨ２マイクロバブルを供給することで、酸化還元電位が急激に減少して−８００ｍＶに達し、溶存水素濃度が飽和に達したことが分かる。なお、酸化還元電位の急激な減少までの時間は、脱気に要した時間と考えられる。
【００５２】
また、図４に示すように、アルカリ溶液にＨ２ミリバブルを供給した場合も、Ｈ２マイクロバブルと同様に溶存水素濃度が飽和に達するが、Ｈ２マイクロバブルに比して脱気に時間を要することが分かる。
【００５３】
これら実施例１〜３により、アルカリ溶液に水素微細気泡を供給することで、溶存水素濃度が飽和に達した水素飽和アルカリ水を得ることができるということが確認できた。
【００５４】
（実施例４）
図１に示す機能水製造装置を用い、ｐＨ＝１２．５（室温）の水素飽和アルカリ水を生成した。液温５０°Ｃのものと、７０°Ｃのものを用意した。
【００５５】
（比較例１）
電気分解反応によりｐＨ＝１２．５（室温）のアルカリ電解水を生成した。液温５０°Ｃのものと、７０°Ｃのものを用意した。
【００５６】
（比較例２）
液温５０°Ｃ、７０°Ｃのお湯を用意した。
【００５７】
（洗浄性能比較試験）
ステンレス製の薄板に脱脂粉乳汚れを付着させ、この脱脂粉乳汚れが付着した薄板を、実施例４、比較例１、２の各洗浄液に６０秒浸漬させ、５００ｒｐｍ回転による流れを与えて脱脂粉乳汚れの除去率を比較した。結果は表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１に示すように、比較例２にあっては、５０°Ｃ、７０°Ｃでの汚れ除去率がそれぞれ３．５％、４．９％であり、対象とする汚れの洗浄が容易ではないことが分かる。
【００６０】
一方、実施例４と比較例１にあっては、共に高い洗浄性能を発揮しているのが分かる。このように、ｐＨ＝１２．５の水素飽和アルカリ水は、ｐＨ＝１２．５のアルカリ電解水と同等の洗浄性能を発揮できるということが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係る機能水製造装置及び利用装置を示す概略構成図である。
【図２】実施例１の性状変化を示す線図である。
【図３】実施例２の性状変化を示す線図である。
【図４】実施例３の性状変化を示す線図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…循環水槽、１ａ…気相部、２…水素ガス供給源、３…水素微細気泡発生手段、４…溶存水素濃度情報取得手段、５…制御手段、６…洗浄槽、７…ラジカル化促進手段、１００…機能水製造装置、２００…機能水利用装置、Ａ…アルカリ溶液、Ｌ１…アルカリ溶液導入ライン、Ｌ２…循環ライン、Ｌ３…供給水素導入ライン、Ｌ４…揮散水素供給ライン、Ｌ５…水素飽和アルカリ水供給ライン、Ｌ６…分岐ライン、Ｐ１…気液混合ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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