氢等离子场发生方法及发生装置 |
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| 申请号 | CN201380017694.3 | 申请日 | 2013-03-28 | 公开(公告)号 | CN104272880A | 公开(公告)日 | 2015-01-07 |
| 申请人 | 株式会社TAANE; | 发明人 | 及川胤昭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种在常温、常压的电离氢 水 中发生氢等离子场的方法。本发明的氢等离子场发生方法包括：准备溶解有离子键合性氢化氢或正型的氢分子的电离氢水的工序、对所述溶液照射 真空 紫外线的工序。优选的是，真空紫外线含有193nm的 波长 。本发明的氢等离子场的发生方法通过应用于油的乳化的工序，通过对乳化的油照射太阳光能够使之细微化，从而能够进行雾粒子化。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种氢等离子场发生方法，其包括： |
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| 说明书全文 | 氢等离子场发生方法及发生装置技术领域背景技术[0002] 气相等离子体的产生被应用于半导体层的成膜技术中，但对于液体中的等离子场的发生的研究还未充分进行。虽然也研究了通过在液体中进行电弧放电而发生等离子体的技术，但由于电力的大部分在电子的流动中消耗掉，因此被指出了其能量效率低。另外，还指出了在液体中通过照射电磁波而产生等离子体的情况下，在水或醇等导电性的液体中产生涡电流，导致电磁波的能量被消耗或羟基等吸收特定的频率，因此电磁波衰减(专利文献1)。此处，专利文献1的液体中等离子场发生装置具有：用于保持液体的容器、用于向液体中照射电磁波的电磁波照射单元、用于在液体中产生气泡的气泡发生单元、用于将气泡保持在电磁波照射单元附近的气泡保持单元，气泡保持单元是夹着气泡上下配置的超声波照射单元和超声波反射板对，对气泡照射电磁波使气泡中产生等离子场。另外，专利文献2是向液体中的气泡照射电磁波使其产生等离子场的装置，其具备向液体中供给气体还原剂的微泡发生器。 [0003] 专利文献 [0004] 专利文献1：日本专利第4446030号公报 [0005] 专利文献2：日本专利第4560606号公报 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种在常温、常压的电离氢水中产生氢等离子场的方法及装置。 [0007] 另外，本发明的目的还在于提供一种通过氢等离子场使油乳化的方法及装置。 [0008] 本发明的氢等离子场发生方法包括准备溶解有正型氢分子的电离氢水的工序、对所述电离氢水照射超声波或微波的工序。另外，本发明的氢等离子场发生方法包括准备溶解有正型氢分子的电离氢水的工序、对所述电离氢水照射真空紫外线的工序。 [0009] 本发明的氢等离子场发生方法包括准备溶解有离子键合性氢化氢的电离氢水的工序、对所述电离氢水照射超声波或微波的工序。另外，本发明的氢等离子场发生方法包括准备溶解有离子键合性氢化氢的电离氢水的工序、对所述电离氢水照射真空紫外线的工序。 [0011] 优选的是，在所述电离氢水内，随着氢分子按 电离而形成微泡，通过照射所述超声波或微波使所述微泡破裂，发生氢等离子场。如权利要求1至3中任一项所述的氢等离子场发生方法，其优选的是，所述超声波或微波的照射为作为太阳能的超声波或微波。 [0012] 本发明的将油乳化的方法中，利用通过所述氢等离子场发生方法发生的氢等离子场将油乳化。优选的是，乳化的方法包括向所述电离氢水注入油的工序。 [0013] 本发明的氢等离子场发生装置包括：保持单元，其保持溶解有正型氢分子的电离氢水；照射单元，其对所述保持的电离氢水照射真空紫外线。 [0014] 本发明的氢等离子场发生装置包括：保持单元，其保持溶解有离子键合性氢化氢的电离氢水；照射单元，其对所述保持的电离氢水照射真空紫外线。 [0015] 在所述电离氢水内，随着氢分子按 电离而形成微泡，通过照射所述超声波或微波使所述微泡破裂，产生氢等离子场。优选真空紫外线含有193nm的波长。 [0016] 本发明的乳化装置具有：上述氢等离子场发生装置、向所述保持单元所保持的电离氢水中注入油的注入单元。 [0017] 发明效果 [0018] 根据本发明，通过向溶存有正型的氢分子或离子键合性氢化氢的电离氢水照射超声波或微波，在常温、常压的电离氢水中能够催生氢等离子场。另外，对这种氢等离子场照射太阳光，能够使乳油的粒子更微细。附图说明 [0019] 图1是表示氢分子的分类的表； [0020] 图2(A)是表示正型氢分子的构造的图，图2(B)是表示仲型氢分子的构造的图； [0021] 图3是能溶于水的氢分子和不溶于水的氢分子的示意图； [0023] 图4B是表示图4A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0024] 图5A是表示向水中添加了正型的氢分子的氢气时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系的曲线图； [0025] 图5B表示图5A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系； [0026] 图6A是表示向图5A的水中添加氧气时的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0027] 图6B是表示向图5A的水中添加了氧化物时的溶存氢和pH的时间经过的关系的曲线图； [0029] 图8是表示利用电离氢水进行乳化得到的乳油的状态的照片； [0030] 图9是表示向图8的乳油照射太阳能时的乳油的状态的照片； [0031] 图10(A)是表示本发明的实施例的氢等离子场发生装置的构成例的图，图10(B)是表示本发明的实施例的乳化装置的构成例的图； [0032] 图11是说明本发明的第二实施例的氢等离子场发生方法的工序的流程图。 具体实施方式[0033] 图1是将氢分子在与温度的关系中进行分类的图。如同图所示，氢分子的键合方式在高温(250℃以上)时为离子键合性，在低温(-273℃以下)时为共价键合性，在常温(23±1.5℃)时离子键合性和共价键合性之比为75％∶25％。 [0034] 在氢键合为离子键合性的情况下，氢分子类型为100％的正型，另一方面，在共价键合性的情况下，氢分子为100％的仲型。而且，在常温时，正型和仲型之比为3∶1。 [0035] 在氢键合为离子键合性的情况下，氢为能溶解于水的溶性，另一方面，在共价键合性的情况下，氢分子为不溶于水的不溶性。而且，在常温时，溶性和不溶性的比为3∶1。这些氢分子和温度的关系参考J.D.Lee浜口博·菅野等译《李氏无机化学》东京化学同人1982年)。 [0036] 图2(A)表示能溶于水的正型氢分子的构造，图2(B)表示不溶于水的仲型氢分子的构造。如图2(A)所示，正型氢分子的两个氢原子核10的核自旋轴18为同方向，另一方面，两个电子12在氢原子核10的周围自由地移动。其结果是，产生图示的分子极性14。另一方面，如图2(B)所示，仲型氢分子的核自旋轴18的方向为反方向，两个电子12由两个氢原子核10共有。因此，不产生分子极性。需要说明的是，16表示电子自旋轴。 [0037] 图3表示不溶于水的仲型的H2和能溶于水的正型的H2的示意图。如上所述，在-273℃的低温下，100％为不溶于水的仲型的氢分子，即，处于共价键合性氢化氢的状态，即使将该共价键合性氢化氢放入水中，也是H2＝H·H，不会电离。 [0038] 另一方面，在250℃以上的高温、无氧还原状态下，100％为能溶于水的正型氢分子，即，为离子键合性氢化氢的状态。若对仲型的氢分子照射太阳能hv，则氢分子由仲型变换为正型，如果太阳能hv的照射停止，氢分子就从正型变换为仲型。这是通过Michael Frunzi et al.“：A Photochemical On-Off Switch for Tuning the Equilibrium Mixture of H2 Nuclear Spin Isomers as a Function of Temperature”，Journal of the American Chemical Society(JACS)，No.133，pp.14232-14235，2011实验得来的。另外，如图2(A)、图3所示那样添加MH或MH2(M的意思为金属，MH或MH2为氢化金属)时，如后述那样催生可形成氢等离子场的场。 [0039] 接着，对仲型及正型的氢分子的实验结果进行说明。需要说明的是，在实验中，ORP/pH计使用东亚DKK MM-60R，溶存氢仪使用东亚DKK DH-35A。 [0040] 作为实验用的水，使用添加有仲型的氢分子的氢气的水。图4A表示将仲型的氢分子的氢气添加于水中时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系，图4B表示图4A的水溶液的溶存氢和pH的时间经过的关系。在添加了氢气的那刻，ORP先是变小，但ORP马上恢复到原电位。另外，pH几乎没有变化。在添加了氢气时，暂时地产生氢气，但之后，几乎不再产生氢气。共价键合性氢分子即使进入水，氢也不会电离，氢不溶于水。 [0041] 图5A表示水中添加了正型的氢分子的氢气时的氧化还原电位(ORP)和pH的时间经过的关系，图5B表示图5A的水的溶存氢和pH的时间经过的关系。在添加了氢气的那刻，ORP变小，之后，ORP慢慢变大。另外，pH在添加了氢气时为pH9左右，之后，慢慢地收敛至pH8左右。另外，如图5B所示，经过84小时后，慢慢地产生氢，之后即使经过250小时，仍会继续产生氢。即，可知，若正型的氢分子进入水，则氢分子电离，溶于水。 [0042] 图6A表示向水中添加图5A所示的正型的氢分子，且在之后添加了氧气时的ORP和溶存氢分子的时间经过。可知，添加氧气之后，强制性地产生了溶入水中的氢分子。氢分子的产生在之后还可继续40小时以上。 [0043] 图6B中，向水中添加图5A所示的正型的氢分子，且之后添加氧化物(含氧的物质)，急激地大量地产生溶解在水中的氢分子，在峰值时，达到80ppb。氢分子的产生在之后还可继续90小时以上。因此，电离氢水中的溶存氢分子量方面，在测定时间中产生的氢分子量的累积值为溶存氢分子量。 [0044] 如此，若将离子键合性的氢分子(正型)加入水，则发生电离，稳定为形成电离氢水(等离子水)。另一方面，共价键合性的氢分子(仲型)即使溶入水，氢也不会电离。H2＝H·H，为非电离氢水。电离氢水在常温、常压下可保存。而且，能够确认该水的抗氧化能力维持两年半以上。 [0045] 接着，对本发明的实施例的氢等离子场的发生方法进行说明。首先，以溶解有正型的氢分子的溶液(例如，水)形式准备电离氢水(S101)。电离氢水含有正型的氢分子或离子键合性的氢分子，在液体中氢分子按 电离。这种电离氢水例如可以通过向水中添加CaH2、MgH2等氢化金属来获得。除了上述之外，添加的氢化金属也可以是元素周期表上所示的碱金属、碱土金属、IIIA族或IVA族的金属的氢化物。 [0046] 接着，对电离氢水照射作为太阳的能量的超声波或微波(S102)。除了照射太阳光以外，也可以向电离氢水照射人工生成的选择的波长的超声波或微波。在电离氢水中，氢分子按 电离，由此形成作为雾化粒子的微泡。在对电离氢水照射超声波或微波时，微泡被搅动(S103)，引起微射流(S104)，进而形成微细的微泡(S105)，催生可形成氢等离子体的场(可进行氢等离子体分解和合成的场)(S106)。微细的微泡再次键合成长为大的微泡，在达到一定的大小时，不能耐受，微泡破裂，产生氢等离子场(S107)。这些微泡的成长、破裂在水中连锁地发生。这样在电离氢水的液体中催生可形成氢等离子体的场，雾化粒子化的微泡裂开时，形成氢等离子场。 [0047] 接着，对将本发明的氢等离子场发生方法应用在乳油的制造方法中的例子进行说明。通过使电离氢水中产生氢等离子场，能够稳定地生成高品质的乳油。图8所示的照片显示的是在电离氢水中产生的具有各式各样大小的粒径的乳油，该电离氢水是将重量比1∶1的CaO和MgO混合物在无氧还原状态的气氛中进行还原烧制而生成的0.25％的CaH2和CaO和MgH2和MgO，浸入超纯水中而制成。有的粒子的直径为20μm，有的粒子的直径为 50μm。需要说明的是，应该注意到，在此所表示的油乳未添加表面活性剂或乳化剂等，其是通过电离氢水乳化的油乳。 [0048] 对图8所示的乳油照射作为太阳能的超声波或微波。如上所述，电离氢水催生可形成氢等离子场的场，在太阳能作用下发生振动搅拌的微泡裂开时形成氢等离子场。图9表示对图8的乳油照射太阳光后的乳油。从该照片可知，由于氢等离子场的产生，粒子变得更细。在图的例子中，1个粒子的直径约为5μm左右。 [0049] 乳油通过照射太阳光而粒径变细，但若停止太阳能的照射，乳油的粒径则恢复原来的状态，即，成为图8所示的比较大的粒径。因此，通过控制向乳油的太阳光的照射或人工生成的微波及超声波的照射，能够使乳油的粒径变化。 [0050] 图10(A)是表示本发明的实施例的氢等离子场发生装置的构成例的框图。本实施例的氢等离子场发生装置包括保持至少溶解有正型的氢分子的电离氢水的保持容器100、向保持容器100的电离氢水照射超声波或微波的照射单元110、控制照射单元110的照射的控制器120。假设照射单元110进行利用太阳能的照射，照射单元110则以包含透过或遮闭太阳光的快门的方式构成。控制器130控制快门的开闭或快门的开闭时间。 [0051] 图10(B)是表示本发明的实施例的乳化装置的构成例的框图。在图10(A)的构成的基础上，本实施例的乳化装置具备注入油的注入单元130。油在常温为固体的情况下，通过加热进行液化，将其与保持容器100内的电离氢水混合。控制器120经由阀门控制注入的油的时机及量等。 [0052] 接着，参照图11的流程，对本发明的第二实施例的氢等离子场的发生方法进行说明。与上述的图7所示的实施例同样，准备离子键合性的氢分子，即含有正型氢分子的电离氢水(S201)。对于这种电离氢水，例如基于由本发明人发明的日本专利第4404657号制法等，制作氢化金属(MH2或MH)，通过将该氢化金属(MH2或MH)悬浮在自来水等水中，如此也能够获得这种电离氢水。由此，能够催生可形成氢等离子场的水(S202)。 [0053] 接着，对可形成氢等离子场的水照射真空紫外线(例如，氩准分子灯紫外线(UV)灯(波长193nm)的市售的UV灯)(S203)，可获得溶存氧为零或几乎不存在溶存氧的碱性还原性矿物质离子水(S204)。换言之，能够获得电离氢水，即能够获得氢分子以形式溶存的氢等离子水。催生了氢等离子场的水由于太阳光或真空紫外线灯中所含的波长193nm＝频率50GHz(氢的振幅)的光能量，引起水的光分解，气化成氢气(4H2↑)和氧气(O2↑)，之后在水中剩余6个电子，成为碱性还原性的水。该水中的溶存氧为零或几乎不存在。对这种电离氢水照射太阳光时，通过实验确认了溶存氧为零或几乎不存在。 [0054] 图11(B)表示本发明的第二实施例的其它例。在图11(B)的流程中，可形成氢等离子场的催生采用与图7所示的第一实施方式时同样的程序。即，向含有离子键合的氢分子(正型的氢分子)的溶液中，照射微波形成微泡(S201A)，形成可产生氢等离子体的场(S202)。该微波至少包括波长193nm。以后的步骤与图11(A)时同样，通过照射波长193nm或频率50GHz的真空紫外线(S203)，生成溶存氧为零的真空状态的电离氢水(氢等离子水)(S204)。 [0055] 本发明的第二实施例的氢发生方法可使用图10(A)所示的氢等离子场发生装置。该情况下，在照射装置110中，作为至少含有波长193nm的真空紫外线的光源，优选使用受激准分子激光器UV灯。另外，本发明的第二实施方式也可适用于图10(B)所示的乳化装置。 [0056] 这样，根据本发明，与在现有的高温、高压的大气中发生的氢等离子场是完全不同的体系，即，能够在常温、常压、真空的水中或液体中产生氢等离子场。 [0057] 对本发明优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于特定的实施方式，在权利要求书记载的本发明的宗旨范围内，可进行各种各样的变形、变更。 [0058] 符号说明 [0059] 10：氢原子核 [0060] 12：电子 [0061] 14：分子极性 [0062] 16：电子自旋轴 [0063] 18：核自旋轴 |
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