本発明の実施形態を添付図面を参照して� ��細に説明するが、各実施形態に関する説明� ��、特に断りがなければ他の実施形態にも適� ��することができる。

[1] 第一の活性水蒸気発生装置
 図1(a) 及び図1(b) に示すように、水道の蛇� ��に連結する浄水手段1から来る清浄水から水 蒸気を発生させるボイラー2のパイプ2aと連結 した第一の活性水蒸気発生装置は、水蒸気を 誘導加熱して過熱水蒸気を生成する装置3と� �過熱水蒸気を放電処理して活性水蒸気にす� �装置4とを具備する。

(1) 誘導加熱装置
 誘導加熱装置3は、入口30a及び出口30bを有す る筒状の容器30と、その外周に断熱材31を介� �て巻回された銅線又は銅管からなる高周波� �導コイル32と、高周波誘導コイル32に高周波� ��流を供給する高周波電源35と、容器30内に収 容され、水蒸気が流通するとともに高周波電 流により誘導加熱される部材33と、容器30の� �口30b近傍に設けられ、誘導加熱により得ら� �た過熱水蒸気の温度を検出する温度センサ36 と、温度センサ36の検出結果に基づいて高周� ��電源35を制御するコントローラ37とを有する 。

(a) 容器
 容器30は、高周波誘導コイル32に流れる高周 波電流により実質的に誘導加熱されず、かつ 生成した過熱水蒸気により劣化しない材料か らなるのが好ましい。このような材料として 、非磁性ステンレス鋼(SUS304等)、アルミニウ� ��、銅等の非磁性金属、セラミックス、耐熱� ��ラス、黒鉛等が挙げられる。非磁性金属を� ��いる場合、一層優れた耐食性を得るために� ��容器30の内壁をガラスコーティングしても� �い。メンテナンスを容易にするために、容� �30をフランジを有する複数の円筒体により脱 着自在に構成しても良い。

(b) 誘導加熱部材
 誘導加熱は、高周波磁界中に置かれた導電� ��に生ずる渦電流損又は磁気ヒステリシス損� ��より加熱する方法であるので、誘導加熱部� ��33は優れた軟磁性を有するとともに、導電� �が余り高くない材料からなるのが好ましい� �さらに、誘導加熱部材33は過熱水蒸気により 曝されるので、優れた耐食性を有するのが好 ましい。このため、誘導加熱部材33は優れた� ��食性を有する軟磁性金属からなるのが好ま� ��い。このような金属として実用的には磁性� ��テンレス鋼(SUS430、SUS403、SUS447J1、SUSXM27等)� �好ましい。その他に、例えば炭素とホウ珪� �ガラスとからなるカーボンセラミックス等� �導電性セラミックスも使用可能である。過� �水蒸気の生成に必要な接触面積を確保する� �ともに過大な圧損を避けるために、誘導加� �部材33の空隙率は30~80容積%が好ましい。

 本発明の好ましい実施形態では、誘導加� ��部材33は、容器30内の空間をほぼ占める円柱 状の多孔質金属部材である。多孔質金属部材 は一対の固定部材38a,38bにより容器30内に固定 される。多孔質金属部材は、(i) 金属粉末、� ��孔形成用の樹脂粒子、有機バインダ及び溶� ��からなるスラリーを所定の形状に成形し、� ��燥した後、有機バインダ及び樹脂粒子を焼� ��させ、焼結する方法、(ii) 発泡ウレタンに� ��属粉末スラリーを含浸させ、乾燥後焼結す� ��方法、(iii) 不織布状に絡めた金属繊維を焼 結する方法等により製造することができる。

(2) 放電処理装置
 放電処理装置4は、誘導加熱装置3の出口30b� �連通する入口40a及び活性水蒸気を噴出する� �口40bを有する容器40と、容器40の外周に設け� ��れた断熱材41と、容器40の中心軸線に沿って 設けられた電極線42と、電極線42に接続する� �源43とを有する。導電性金属製容器40を電極� ��42の対極としても良い。導電性金属は銅、� �ルミニウム、ステンレス鋼等である。容器40 内で活性水蒸気が生成するので、容器40の内� ��及び電極線42をガラスコーティングするの� �好ましい。電源43はパルス波又は正弦波を出 力する。

 誘導加熱装置3の容器30と放電処理装置4の 容器40との容積比は適宜設定できるが、一般� ��10/1~1/10であるのが好ましい。

 誘導加熱装置3の容器30が金属製の場合、� ��極線42と対極となる金属製容器30とを十分に 絶縁するために、放電処理装置4の入口40aと� �導加熱装置3の出口30bとの間に電極線42が貫� �する絶縁性筒体45を設けるのが好ましい。絶 縁性筒体45を形成する材料はテフロン(登録商 標)、耐熱ガラス、セラミックス等である。� �た放電処理装置4の出口40bに、活性水蒸気を� ��出するための開口形状を有する管5を取り付 けるのが好ましい。

(3) 活性水蒸気の製造
 ボイラー2により100℃以上、例えば110~140℃� �飽和水蒸気を発生させる。この飽和水蒸気� �圧力は1.2~2気圧程度である。酸化を防止する 場合、実質的に無酸素の飽和水蒸気を生成す るのが好ましい。誘導加熱装置3に供給する� �和水蒸気の量(L/sec)は、誘導加熱部材33の空� �容積(L)の5倍以上とするのが好ましい。誘導� ��熱された水蒸気の流速は、水蒸気の温度上� ��から想定される流速よりはるかに高い。こ� ��は、誘導加熱された水蒸気中において複数� ��水分子からなるクラスターが分解し、例え� ��図1(c) に図式的に示すように、水分子の数� ��著しく増大したためであると考えられる。� ��蒸気が30~80容積%の空隙率を有する誘導加熱� ��材33を流れる際に、水分子の数の増加によ� �上昇した圧力は上流方向より下流方向に圧� �的に伝わり易いので、水蒸気の流速は入口30 aより出口30bの方がはるかに速くなる。なお� �水分子のクラスターの詳細は、脇坂昭弘の� �分子クラスターから始まる新たな液体のサ� �エンス(online)」,2000年1月,資源環境技術総合� �究所,「NIRE」ニュース,[平成20年1月8日検索],� ��ンターネット<URL:http://www.aist.go.jp/NIRE/publi ca/news-2000/2000-01-3.htm>等に記載されている。

 図2に示すように、誘導加熱部材33を入口3 0a側より順に空隙率が30~80容積%の範囲内で増� ��する複数(図示の例では3個)の多孔質部材33a~ 33cにより構成すると、クラスターの分解によ り分子数が増加した過熱水蒸気を出口30bから 効率よく噴射させることができる。

 実質的に無酸素の過熱水蒸気を発生させ� ��場合、過熱水蒸気の温度を120~350℃とするの が好ましく、150~250℃とするのがより好まし� �、150~200℃とするのが最も好ましい。ここで� ��実質的に無酸素」とは、酸素分子、酸素イ� ��ン、酸素ラジカル及びオゾンの合計濃度が� ��全ての水の分子、イオン及びラジカルの合� ��100モル%に対して、0.5モル%以下であること� �意味する。

 放電処理装置4に送給された過熱水蒸気は、 放電処理により低温プラズマ化した活性水蒸 気となる。実質的に無酸素の過熱水蒸気を比 較的低温で放電処理(プラズマ化)すると、酸� ��ラジカルの発生を伴わずに、H ₂ O→OH・+H・の反応式によりヒドロキシラジカ� ��が発生すると推測される。本発明では効率� ��にヒドロキシラジカルを発生させることが� ��きるが、これは放電処理の前に水分子のク� ��スターの分解を行っているためであると考� ��られる。

 図3(a)~図3(c) は、誘導加熱装置3の容器30� �ほぼ同じ横手方向断面積を有する偏平形状� �容器40を具備する放電処理装置4を示す。容� �40内に複数本(この例では5本)の電極線42aが等 間隔に設けられている。容器40は金属製にし� ��対極を兼ねても良い。対極との間隔が狭い� ��数の電極線42aを有する構造により、放電効� ��が向上する。

 図4に示す例では、誘導加熱装置3の容器30 内に、連通孔を有する複数の隔離板33dを介し て多数の球状又は管状の誘導加熱部材33eが充 填されている。隔離板33dは中心棒34により固� ��されている。隔離板33d及び誘導加熱部材33e� ��構成する材料は上記と同じ磁性金属である� ��が好ましい。球状誘導加熱部材33eの場合、� ��蒸気との接触面積を増大するために、孔及� ��/又は凹部を設けるのが好ましい。誘導加熱 部材33eを容器30内に30~80容積%の空隙率(誘導加 熱部材内の空隙率+誘導加熱部材間の空隙率)� ��充填するのが好ましく、また空隙率が容器3 0の入口30a側から出口30b側にかけて高くなる� �うに、誘導加熱部材33eを充填するのが好ま� �い。

 図5(a) 及び図5(b) は、ほぼ容器40全体に� �たってハニカム状誘電体44が延在し、その各 セルに電極線42aが設けられた放電処理装置4� �示す。これ以外の構造は図1に示すものと同� ��でよい。ハニカム状誘電体44は、各種ガラ� �、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸� �、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛等の誘電材料� �より形成するのが好ましい。電極線42aと対� �(例えば金属製容器40)との間に電圧を印加す� ��と、バリア放電が発生する。

 図6(a) 及び図6(b)は、ほぼ容器40全体にわ� ��ってハニカム状電極42bが延在しており、ハ� ��カムの各セル内に電極線42aが設けられた放� ��処理装置4を示す。それぞれのセルは等しい 流路断面積を有する。容器40が金属製の場合� ��容器40の内面にハニカム状電極42bを接触さ� �るだけで、ハニカム状電極42bを電極線42aの� �極にすることができる。これ以外の構造は� �1に示すものと同じでよい。電極線42aとハニ� ��ム状電極42bと間に1μs以下の短パルス電圧を 印加すると、パルスストリーマ放電が発生す る。

 図7(a)~図7(d) は、異なる極性が交互に位� �するように複数本の電極線42c,42dが容器40内� �延在する以外図1に示すのと同じ放電処理装� ��4を示す。各電極線42c,42dは絶縁材42c’,42d’� ��被覆しても良い。また絶縁材で被覆する代� ��に、各電極線42c,42dをハニカム状誘電体のセ ルに1つずつ収容しても良い。異なる極性の� �極42c,42d間に電圧を印加すると、バリア放電� ��発生する。

 図8は、放電処理装置4用の容器40の入口40a と誘導加熱装置3用の容器30の出口30bとの間に 、絶縁性パッキン46,46を介して、電極線42が� �通する絶縁性筒体45が設けられた例を示す。 この例では、容器30,40は金属製である。絶縁� ��筒体45は耐熱ガラス、セラミックス等から� �るのが好ましい。絶縁性パッキン46,46は、金 属製容器30,40と絶縁性筒体45との熱膨張差を� �収するもので、絶縁性の他に柔軟性及び耐� �性を有する必要がある。そのため、絶縁性� �ッキン46,46はテフロン(登録商標)等の樹脂に� ��り形成するのが好ましい。

 図9は、放電処理装置4用の容器40がセラミ ックス等の絶縁性材料からなる例を示す。こ の例では、電極線42用の電線42aと対極47用の� �線47aとは絶縁性容器40を貫通している。電極 線42及び対極47の形態は上記と同じで良い。� �導加熱装置3用の容器30と活性水蒸気噴出管5� ��が金属製の場合、それらと容器40との熱膨� �差を吸収するために、容器40と容器30との間� ��び容器40と管5との間にそれぞれ絶縁性パッ� ��ン46,46を設けるのが好ましい。また容器30も 絶縁性材料からなる場合、絶縁性パッキン46� ��容器40と管5との間だけに設ければ良い。

[2] 第二の活性水蒸気発生装置
 図10に示すように、第二の活性水蒸気発生� �置は、水蒸気の誘導加熱域13と放電処理域14� ��が絶縁性容器15内に収容されている点で第� �の活性水蒸気発生装置と異なる。ボイラー� �パイプから流入する水蒸気は、誘導加熱域13 内の高周波誘導加熱部材(例えば多孔質金属� �材)33により加熱されて過熱水蒸気となり、� �いで下流の放電処理域14内に設けられた電極 線42により放電処理されて活性水蒸気になる� ��誘導加熱域13と放電処理域14とが1つの絶縁� �容器15に収容されているので、圧損が少なく 効率よく活性水蒸気を発生させることができ る。なお、誘導加熱部材33及び電極線42につ� �ては上記と同じものを使用できる。

[3] 活性水蒸気の用途
 本発明の装置により得られる活性水蒸気は� ��高活性のヒドロキシラジカルを高濃度で含� ��ので、コピー等の印刷物の消色、バイオマ� ��(植物、微生物等)の分解及び炭化、各種物� �の滅菌、食品の加工(加熱、乾燥、焙煎等)、 プラスチックフィルムの表面処理、半導体洗 浄、産業廃棄物処理、土壌改良等に利用でき る。特に無酸素状態で発生させた活性水蒸気 はオゾンを含まないので、環境への悪影響が 少なく、開放系でも使用することができる。 ヒドロキシラジカルは、有機物等との反応に より速やかに消費され、また寿命がマイクロ 秒のオーダー(約20μsec~約50μsec)と非常に短い� ��で、開放系で使用しても問題ない。

 活性水蒸気で印刷物の消色を行う場合、� ��11(a) 及び図11(b) に示すように、印刷物Pの� ��に対応する吹出口5aを有する排出管5を活性� ��蒸気発生装置の出口に設けるのが好ましい� ��印刷物Pをロール6で搬送しながら、印刷面� �活性水蒸気を吹き付けると、印字や画像は� �速に消色される。本発明の装置で得られる� �性水蒸気は200℃以下でも高い活性(酸化力)を 有するので、比較的低温で紙を炭化すること なく、迅速に消色することができる。活性水 蒸気は特にインクジェットインクの印字及び 画像の消色に適している。なお、排出管5の� �出口5aに逆極性の電極51a,51bを交互に設け、� �出口5aで活性水蒸気に放電してもよい。

 活性水蒸気でバイオマスを炭化させる場� ��、図12に示すように、活性水蒸気発生装置� �排出管5を処理チャンバ7の下流端壁に接続す る。コンベア70により過熱水蒸気と向流に搬� ��されるバイオマスBは活性水蒸気により迅速 に炭化される。活性水蒸気は200℃以下でもバ イオマスを炭化できるので、ベンツピレン等 の有害物質の生成を伴わずに、低コストでカ ーボンを製造することができる。また実質的 に無酸素とすると、カーボンの燃焼ロスが少 ない。特に実質的に無酸素で350℃以下の活性 水蒸気により得られるカーボンは親水性を有 するので、インクジェットインク用インク等 に好適である。なお排出管5の接続位置は限� �的ではなく、また必要に応じて複数の活性� �蒸気発生装置を処理チャンバ7に取り付けて� ��良い。

 以上の通り本発明を図面及び実施例を参� ��して詳細に説明したが、本発明はそれらに� ��定されず、本発明の趣旨を変更しない限り� ��々の変更を加えることができる。例えば多� ��質部材は、上記以外にハニカム構造、格子� ��造、メッシュ構造、不織布構造等でも良い� ��