JP3396853B2

JP3396853B2 - 水の製造方法及び得られた水

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Publication number: JP3396853B2
Application number: JP13919094A
Authority: JP
Inventors: 修生澄田
Original assignee: 有限会社コヒーレントテクノロジー
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH081160A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、洗浄、工業材料の表面
処理、生物の成長調整（細胞の活性調整）に用いられる
水に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】水のｐＨ及び酸化・還元能が洗浄や表面
処理、微生物や植物などの生物の成長（細胞の活性）に
影響を与えていることは知られている。以下で、これら
の分野において、水のｐＨ及び酸化・還元能が如何なる
役割を果たしているか、又、水のｐＨ及び酸化・還元能
をどのようにコントロールしているかについて、その概
略を説明する。

【０００３】洗浄の対象となる汚染物質は、イオン状物
質や反応生成物、液状、粒子状物質に大別される。イオ
ン状物質の汚染形態には、ガラス表面等に観られるイオ
ン交換による吸着、半導体や金属の表面に観られるイオ
ンの静電的引力による付着、及び半導体、金属、セラミ
ックスの表面層へのイオンの拡散による侵入といったも
のが挙げられる。

【０００４】又、反応生成物による汚染形態は、ボイラ
のスケールのような水中不純物の沈積付着や金属表面に
発生する酸化皮膜、錆に分類される。これに比べて粒子
状物質による汚染形態は複雑である。すなわち、化学的
な結合による付着、ファンデルワールス力や水素結合等
の物理化学的結合による付着、静電力もしくは磁気力に
よる物理的付着等が挙げられる。

【０００５】これらの汚染物質の中で、イオン状物質は
純水又は超純水によって洗浄されるのが一般的である。
例えば、半導体の洗浄に際しては、電気抵抗率が約１８
ＭΩ／ｃｍの超純水が用いられる。反応生成物について
は、通常、化学薬品を用いて洗浄される。例えば、先の
スケール等は酸とキレート剤とを組合わせた薬剤が用い
られ、特に、両者の機能を併せ持つクエン酸、エチレン
ジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸といったものが使用さ
れている。

【０００６】次に、表面処理に関してであるが、溶解に
よって金属表面の酸化皮膜が除去される速度は、水溶液
のｐＨと酸化・還元能とに大きく依存する。例えば、鉄
の酸化皮膜を構成する四三酸化鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）は、ｐ
Ｈが約４以下の酸性であって、かつ、還元性を有する水
溶液中で速やかに溶解する。尚、金属の酸化皮膜溶解に
用いられる代表的な薬剤としては、酸及び還元剤の両機
能を有する蓚酸や、その他にもクエン酸、エチレンジア
ミン四酢酸を組合わせたものが挙げられる。

【０００７】金属の中でも、クロム鋼の表面酸化皮膜は
酸化性の水溶液中で溶解する。この処理に用いられる代
表的な薬剤としては、水酸化ナトリウムと過マンガン酸
カリウムとを組合わせたものや、フッ酸と硝酸とを組合
わせたものが挙げられる。尚、シリコンウェハ洗浄の分
野で、表面層をエッチングすることにより洗浄処理を行
う場合があり、この処理には、アンモニア水と過酸化水
素水とを組合わせたものや、水酸化ナトリウム、又は硝
酸等が用いられる。

【０００８】そして、シリコンウェハ等に付着する液
体、又は皮膜状の汚染物質の除去には、この汚染物質を
酸化分解したり、溶解させるといった方法が適用されて
おり、酸化分解に用いられる薬剤としては、硫酸と過酸
化水素とを組合わせたもの、水酸化アンモニウムと過酸
化水素とを組合わせたもの等が挙げられる。無機物質で
ある汚染物質を溶解する場合には、塩酸と過酸化水素、
硫酸と過酸化水素、塩酸と硝酸、硫酸と硝酸とを組合わ
せたものが用いられる。

【０００９】又、有機物質である汚染物質を溶解する場
合は、トリクロロエタン、ジクロロメタン等の有機塩素
系溶剤が使用される。以上の説明から明らかなように、
水のｐＨと酸化還元能とは、洗浄及び表面処理において
重要な役割を果たしているのである。ところで、水のｐ
Ｈを酸性又はアルカリ性とし、酸化・還元能を付与する
手段としては、化学薬品を添加する方法と電気分解（以
下、電解と称する）を利用する方法とがある。

【００１０】酸化・還元剤（酸化剤及び／又は還元剤）
を水に溶解すると、一部は水や水に溶解している物質と
酸化・還元反応し、その酸化・還元能が低下する。従っ
て、使用時に、電解により劣化した成分を元に戻すこと
により、強い酸化・還元能を有する液が得られる。強い
酸化・還元性の電解液を得る為には、アノード電解液と
カソード電解液の混合を防止する隔膜電解法が用いられ
る。

【００１１】しかしながら、従来の隔膜電解においては
電解質の添加量を多くせざるを得ず、例えば数％程度添
加せざるを得なかった。この為、得られた溶液中に電解
質イオンがかなり含まれることになる。従って、例えば
洗浄に利用しようとすると、電解質イオンが残留し、被
洗浄物の表面に付着・残留してしまったりする。そし
て、この残留イオンによる種々の問題が起きる。例え
ば、材料の劣化などがある。又、廃液処理がそれだけ面
倒にもなる。

【００１２】例えば、洗浄後の金属表面にＣｌ^-等の腐
食を促進するハロゲンイオンが残留すると、急速な腐食
の進行が懸念される。又、洗浄後の半導体にイオン性不
純物が残留すると、半導体の性能は著しく低下する。更
に、これらの問題点に関連して、残留するイオン等を除
去する為に洗浄後にリンス作業を実施する必要があり、
シリコンウェハ１枚に当たり数千リットルもの大量の超
純水が使用されているのが現状である。

【００１３】しかしながら、近年、水資源そのもの、
又、汚染問題が深刻なものとなって来ており、水の使用
量削減を図る為の技術開発が望まれている。又、生物の
活動は環境に強く依存していることが知られている。例
えば、動物、植物あるいは好気性微生物の細胞内では、
酸素を利用した酸化・還元反応が起き、この際に発生す
るエネルギーが生物の活動に用いられている。

【００１４】しかしながら、これまでにあっては如何な
る水が動物、植物あるいは好気性微生物の細胞にどのよ
うに影響しているかはあまり知られていなかった。

【００１５】

【発明の開示】本発明の目的は、洗浄、工業材料の表面
処理、生物の成長調整（細胞の活性調整）に用いられる
水を提供することにある。この本発明の目的は、酸化・
還元性能を有する水の製造方法であって、第１の隔壁及
び第２の隔壁で遮ることによってアノード室と中間室と
カソード室とが構成され、前記第１の隔壁に密接させて
アノード室内にアノード極が設けられると共に、前記第
２の隔壁に密接させてカソード室内にカソード極が設け
られてなり、更に前記アノード極及び／又はカソード極
の通水面にジャマ板が設けられた電解槽を用い、前記ア
ノード室及び／又はカソード室に水を供給すると共に、
前記中間室には電解質水溶液が存在する条件下で電解処
理を行うことを特徴とする水の製造方法によって達成さ
れる。又、上記の目的は、低電解質濃度で酸化・還元種
を含む水の製造方法であって、第１の隔壁及び第２の隔
壁で遮ることによってアノード室と中間室とカソード室
とが構成され、前記第１の隔壁に密接させてアノード室
内にアノード極が設けられると共に、前記第２の隔壁に
密接させてカソード室内にカソード極が設けられてな
り、更に前記アノード極及び／又はカソード極の通水面
にジャマ板が設けられた電解槽を用い、前記アノード室
及び／又はカソード室に水を供給・排出すると共に、前
記中間室には電解質水溶液が存在する条件下で電解処理
を行うことを特徴とする水の製造方法によって達成され
る。

【００１６】又、上記の目的は、酸化・還元性能を有す
る水の製造方法であって、第１の隔壁及び第２の隔壁で
遮ることによってアノード室と中間室とカソード室とが
構成され、前記第１の隔壁に密接させてアノード室内に
アノード極が設けられると共に、前記第２の隔壁に密接
させてカソード室内にカソード極が設けられてなり、更
に前記中間室にカチオン交換樹脂及び／又はアニオン交
換樹脂を充填した電解槽を用い、前記アノード室及び／
又はカソード室に水を供給すると共に、前記中間室には
電解質水溶液が存在する条件下で電解処理を行うことを
特徴とする水の製造方法によって達成される。更に、上
記の目的は、低電解質濃度で酸化・還元種を含む水の製
造方法であって、第１の隔壁及び第２の隔壁で遮ること
によってアノード室と中間室とカソード室とが構成さ
れ、前記第１の隔壁に密接させてアノード室内にアノー
ド極が設けられると共に、前記第２の隔壁に密接させて
カソード室内にカソード極が設けられてなり、更に前記
中間室にカチオン交換樹脂及び／又はアニオン交換樹脂
を充填した電解槽を用い、前記アノード室及び／又はカ
ソード室に水を供給・排出すると共に、前記中間室には
電解質水溶液が存在する条件下で電解処理を行うことを
特徴とする水の製造方法によって達成される。

【００１７】尚、上記四つの発明のうち後の二つのもの
において用いられる電解槽は、アノード極及び／又はカ
ソード極の通水面にジャマ板、例えば多孔質性の板、あ
るいは直径数ｍｍ程度の孔が多数形成された板が設けら
れていることが好ましい。すなわち、ジャマ板を設け、
アノード極及び／又はカソード極の隔壁と接する面の反
対側の通水面に水があまり接することがないようにした
電解槽を用いて電解処理を行うことが好ましい。斯の如
くにさせると、アノード極及び／又はカソード極の表面
に電解液がいったん保持され、電導度が向上し、電解電
圧を低くすることが可能になる。ジャマ板の材料はＰＶ
Ｃ，ＰＰ，ＰＭＭＡ，ＰＦＡ、その他絶縁性の材料が用
いられる。又、上記四つの発明のうち先の二つのものに
おいて用いられる電解槽は、中間室にカチオン交換樹脂
及び／又はアニオン交換樹脂を充填したものであること
が好ましい。

【００１８】又、上記の発明で用いられる電解槽は、第
１の隔壁にカチオン交換膜及び／又はアニオン交換膜が
構成されていることが好ましい。そして、このような電
解槽を用いて電解処理を行うことにより、中間室から陰
イオンの移動を抑制でき、酸性の酸化水が効率良く製造
されるようになる。又、上記の発明で用いられる電解槽
は、第２の隔壁にアニオン交換膜及び／又はカチオン交
換膜が構成されていることが好ましい。そして、このよ
うな電解槽を用いて電解処理を行うことにより、中間室
から陽イオンの移動を抑制でき、アルカリ性の還元水が
効率良く製造されるようになる。

【００１９】以下、本発明について説明する。先ず、現
在、市販されている酸化性のアノード電解水や還元性の
カソード電解水は、次のようにして得られている。すな
わち、図７に示されるようなアノード電解水と還元性の
カソード電解水との分離が可能な隔膜式電解槽が用いら
れる。図７中、２１はカソード極、２２はカソード室、
２３はアノード極、２４はアノード室、２５は陰イオン
交換膜あるいは多孔質膜と言った隔膜である。この装置
で電解を行う為には１％以上のＮａＣｌを溶解させてお
く必要がある。そして、電解処理が行われると、カソード極側ではＮａ^＋＋ｅ⁻ →Ｎａ２Ｎａ＋２Ｈ_２Ｏ→２Ｎａ^＋＋２ＯＨ⁻＋Ｈ_２アノード極側では２Ｃｌ⁻−２ｅ⁻→Ｃｌ_２の反応が起きる。この電解中に、Ｃｌ⁻とＯＨ⁻がカソ
ード室からアノード室に移行する。

【００２０】尚、一部のＣｌ₂とＯＨ^-とはＣｌ₂＋２ＯＨ^-→ＣｌＯ^-＋Ｃｌ^-＋Ｈ₂ＯＣｌ₂＋ＯＨ^-→ＨＣｌＯ＋Ｃｌ^- のように反応し、ＣｌＯ^-が生成する。そこで、電解液
中のＮａＣｌ濃度を低減し、Ｃｌ₂などのハロゲンガス
の発生を抑える為には、図１に示されるような隔膜式電
解槽が用いられる。図１中、１はカソード極、２はアノ
ード極、３，４は陰イオン交換膜あるいは多孔質膜と言
った隔膜（隔壁）であり、隔膜３，４で挟まれる部分に
中間室５が形成されている。又、カソード極１は隔膜３
に密接（密着）して設けられており、アノード極２は隔
膜４に密接（密着）して設けられている。６は電極１，
２や隔膜３，４を収納する容器、７は直流電源、８はカ
ソード室、９はアノード室である。

【００２１】そして、中間室５に電解質を添加しておく
と、カソード室８やアノード室９に添加する電解質の量
を低減しても電解が可能となる。そして、カソード室８
やアノード室９に電解質を添加しなくとも、電解に必要
な電解質は中間室５から補給され、電解が行われる。
尚、電解処理によってカソード室８内のカソード液はア
ルカリ性に、又、アノード室９内のアノード液は酸性に
なる傾向が強い。従って、カソード極１の材質は耐アル
カリ性に優れたものであることが望ましい。例えば、白
金、パラジウム、金、炭素鋼、ステンレス鋼、銀、銅、
グラファイト、ガラス質カーボン等の使用が望ましい。
又、アノード極２の材質としては、耐酸性に優れ、酸化
し難いものであることが望ましく、例えばＰｔ，Ｒｕ，
ＲｕＯ，Ｉｒ，Ｐｄ，β−ＰｂＯ ₂，ＮｉＦｅ₂Ｏ₄、
ガラス質カーボン等が望ましい。

【００２２】隔膜３，４としては、セルロースや合成高
分子材料（ＰＥ，ＰＰ，ＰＥＴ，ＰＴＦＥ等）からなる
フィルタ又は有孔フィルム、イオン交換膜が挙げられ
る。尚、隔膜３，４は、これらフィルタ、有孔フィルム
及びイオン交換膜を組合わせたものであっても良い。特
に、イオン交換膜としては、カソード極１側ではＯＨ^-
が中間室５に移動することを阻止する為に強酸性又は弱
酸性のカチオン交換膜を用い、他方、アノード極２側で
はＨ⁺が中間室５に移動することを阻止する為に強塩基
や弱塩基のアニオン交換膜を用いることが好ましい。
又、中間室５内の溶質がカソード室８及びアノード室９
内に移動する必要がある場合には、イオン交換膜として
強酸性と強塩基性のイオン交換膜を重ねたものを用いれ
ば良く、もしくは弱酸性と弱塩基性のイオン交換膜を重
ねたものを用いても良い。尚、上述した隔膜３，４の使
用以外に溶質の移動を抑える手段としては、中間室５の
溶質濃度を下げる方法がある。しかしながら、この方法
では電気抵抗率が高くなり過ぎるので、中間室５内に粒
状のイオン交換樹脂を充填する。

【００２３】中間室５に送られる電解質水溶液に溶解さ
せる電解質の選定基準は、対象によって異なる。例え
ば、シリコンウェハ等の半導体のような精密部品の洗浄
に電解水を使用する場合には、イオン残留を極力抑える
為に可能な限り低温で気化する電解質を用いることが望
ましい。例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニ
ウム、硫酸ヒドラジン、塩化ヒドラジン、硝酸アンモニ
ウム、モルフォリン等のアミン系化合物、又、炭酸ナト
リウムや炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩、硝酸塩、更に
は亜硝酸塩が挙げられる。通常の洗浄や表面処理に電解
水を用いる場合には、環境に悪影響を与えず、アノード
液とカソード液とを混合するだけで、そのまま廃棄可能
な電解質が望ましい。例えば、ＮａＣｌ，Ｎａ₂Ｓ
Ｏ₄，ＫＣｌ，Ｋ₂ＳＯ₄等のナトリウム塩、カリウム
塩や硫酸塩が挙げられる。

【００２４】中間室５の電解質濃度は何ら限定されない
が、１×１０^-3〜５ｍｏｌ／ｌの範囲であることが望ま
しい。尚、中間室５に粒状イオン交換樹脂を充填する場
合には、１×１０^-6〜５×１０^-3ｍｏｌ／ｌの範囲が望
ましい。カソード室８とアノード室９内の電解質濃度と
しては１×１０^-2ｍｏｌ／ｌ以下であることが望まし
い。尚、電解質濃度が１×１０^-2ｍｏｌ／ｌにおける導
電率は１０００μＳ／ｃｍ程度である。

【００２５】更に、電解電流密度は、５ｍＡ／ｃｍ²以
上であることが望ましい。ところで、Ｎａ⁺やＣｌ^-の
ような一価のイオンに対してイオン交換膜の輸率は大き
く、低電圧で電解できるのであるが、ＳＯ₄ ^2-やＣＯ₃
^2-のような２価のイオンに対してはイオン交換膜の輸
率は低く、低電圧では電解でき難くなる。このような場
合には、前述したようなジャマ板を設けておくことによ
り、低電圧で電解できるようになる。すなわち、ジャマ
板によりアノード極及び／又はカソード極の表面に電解
生成物が一端保持され、過剰な生成物のみがアノード室
及び／又はカソード室の水に移行し、結果として電極表
面における電解生成物の濃度が大きくなり、電解電圧が
低くなる。

【００２６】本発明においては、カソード室８やアノー
ド室９に入れる水は水道水、蒸留水のような純水であっ
ても良いが、カソード室８やアノード室９から得る水に
各種のイオンと言った不純物が含まれないようにする
為、導電率が３０００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは０．
０６〜３０００μＳ／ｃｍ、より好ましくは０．０６〜
２０００μＳ／ｃｍの水が用いられることが好ましい。

【００２７】又、電解時の電流密度としては、溶質の酸
化・還元反応よりもＨ₂Ｏの分解が起こるようなもので
あることが望ましい。このような条件下で電解が行われ
ると、２Ｈ⁺＋２ｅ^- ⇔ Ｈ₂ Ｅ_O＝０．０Ｖ（１）Ｏ₂＋Ｈ⁺＋ｅ^- ⇔ ＨＯ₂ Ｅ_O＝−０．１３Ｖ（２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- ⇔ Ｈ₂Ｏ₂ Ｅ_O＝０．６８Ｖ（３）Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ⁺＋２ｅ^- ⇔ ＯＨ^-＋Ｈ₂ＯＥ_O＝０．７１Ｖ（４）Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- ⇔ ２Ｈ₂ＯＥ_O＝１．２２Ｖ（５）ＨＯ₂＋Ｈ⁺＋ｅ^- ⇔ Ｈ₂Ｏ₂ Ｅ_O＝１．４９５Ｖ（６）Ｈ₂Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-⇔ ２Ｈ₂ＯＥ_O＝１．７７Ｖ（７）ＯＨ＋Ｈ⁺＋ｅ^- ⇔ Ｈ₂ＯＥ_O＝２．８５Ｖ（８）Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- ⇔ ＨＯ₂＋ＯＨ^- Ｅ_O＝−０．０７６Ｖ（９）２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- ⇔ Ｈ₂＋２ＯＨ^- Ｅ_O＝−０．８２Ｖ（10）Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^- ⇔ ４ＯＨ^- Ｅ_O＝−０．４０１Ｖ（11）ＨＯ₂ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-⇔ ３ＯＨ^- Ｅ_O＝−０．７６Ｖ（12）ＯＨ＋ｅ^- ⇔ ＯＨ^- Ｅ_O＝−２．０２Ｖ（13）Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-⇔ Ｏ₂＋２ＯＨ^- Ｅ_O＝１．２４Ｖ（14）で表されるような水の電解が起きる。尚、Ｅ₀は標準酸
化還元電位である。

【００２８】上記の（１）〜（14）の反応式を考察する
と、Ｈ₂Ｏ−Ｏ₂の酸化・還元反応から、ＯＨラジカ
ル，Ｏ₂，Ｏ₃，Ｈ₂Ｏ₂，ＨＯ₂，Ｈ₂等の酸化・還
元種が生成することが判る。そして、このような酸化・
還元種を有する水は、洗浄、工業材料の表面処理、生物
（動物、植物あるいは好気性微生物）の成長調整（細胞
の活性調整）などに用いられる。

【００２９】すなわち、上記のようにして得られた酸化
・還元性能を有する水（特に、低電解質濃度で酸化・還
元種を含む水）は、例えばシリコンウェハ等の精密部品
の洗浄、その他一般的なものの洗浄、あるいは工業材料
の表面処理に用いられる。又、上記のようにして得られ
たアノード電解水は、濃度が濃い場合、例えば５００〜
５００００ｐｐｍと言ったように濃い濃度の場合には、
抗菌剤（抗ウィルス剤）として使用できる。

【００３０】又、上記のようにして得られたアノード電
解水は、濃度が薄い場合、例えば０．０１〜５００ｐｐ
ｍ未満と言ったように薄い濃度の場合には、生物の成長
促進剤（細胞の活性促進剤）あるいは調整剤として使用
できる。以下、実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

【００３１】

【実施例】

〔実施例１〕図１及び図２は本発明が実施される装置を
示すものであり、図１は電解槽の概略断面図、図２は電
解槽と各種タンクとの接続状態を示す配管図である。各
図中、１はカソード極、２はアノード極、３，４は陰イ
オン交換膜あるいは多孔質膜と言った隔膜（隔壁）であ
り、隔膜３，４で挟まれる部分に中間室５が形成されて
いる。尚、カソード極１は隔膜３に密接（密着）して設
けられており、アノード極２は隔膜４に密接（密着）し
て設けられている。

【００３２】６は電極１，２や隔膜３，４を収納する容
器、７は直流電源、８はカソード室、９はアノード室で
ある。１０は純水製造装置であり、ポンプ１１の作用で
純水製造装置１０で製造された純水（導電率が０．０６
μＳ／ｃｍ）がカソード室８及びアノード室９に供給さ
れるよう構成されている。

【００３３】１２は電解処理されたカソード室８内の液
が送り込まれる液受けタンク、１３は電解処理されたア
ノード室９内の液が送り込まれる液受けタンクである。
１４は電解質水溶液が充填された電解液タンクであり、
この電解液タンク１４内の電解質水溶液はポンプ１５の
作用で中間室５内に送られるよう構成されている。

【００３４】上述の如く構成した電解槽を図２に示す如
く配置し、以下の条件で電解処理を行って本発明になる
水を得た。すなわち、図１に示す電解槽において、カソ
ード極１にはニードルパンチ加工を施したＳＵＳ３０４
鋼板を、又、アノード極２には８０メッシュの白金をそ
れぞれ用いた。尚、電極の縦横寸法は８０×６０ｍｍと
した。

【００３５】カソード極１側の隔膜３には、目付８０ｇ
／ｍ²のＰＰ製不織布とカチオン交換膜（徳山ソーダ
（株）製ＣＭＨ）を、アノード極２側の隔膜４には、
ＰＰ製不織布とアニオン交換膜（徳山ソーダ（株）製
ＡＭＨ）を用いた。尚、隔膜３と隔膜４との間隔ｔは約
６ｍｍとした。純水製造装置１０から送られる純水（導
電率が０．０６μＳ／ｃｍ）の流量は２００ｃｃ／ｍｉ
ｎとし、中間室５には電解液タンク１４から濃度が１ｍ
ｏｌ／ｌのＮａＣｌ水溶液を送った。

【００３６】そして、電解電流密度は８０ｍＡ／ｃｍ²
とした。尚、この時の電解電圧は１０Ｖであった。電解
処理が行われた液についてｐＨや酸化還元電位について
調べた処、ガラス電極で測定したカソード液のｐＨは約
１２．２であり、銀−塩化銀電極で測定した酸化還元電
位は約−９００ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）であった。

【００３７】一方、アノード液のｐＨは２．２であり、
酸化還元電位は１１８０ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）で
あった。そして、カソード液を元素分析したところ、Ｎ
ａ⁺の濃度は約２．５×１０^-3ｍｏｌ／ｌであり、又、
同様にアノード液におけるＣｌ^-の濃度は約２．１×１
０^-3ｍｏｌ／ｌであった。

【００３８】尚、ＮａＯＨを溶解して調整したｐＨ＝１
２のアルカリ水溶液における酸化還元電位は約−２００
ｍＶであり、ＨＣｌを用いて調整したｐＨ＝２．２の水
溶液における酸化還元電位は約＋１５０ｍＶであった。
このことから、本電解処理によりカソード電解水には還
元性物質が、アノード電解水には酸化性物質が生成され
たことが判る。

【００３９】尚、このようにして得られたアノード電解
水の光吸収スペクトルを調べると、図３に示す通りであ
った。そして、このものには、２３０〜２４０ｎｍ付近
におけるＣｌＯ^-特有のピークが認められなかった。す
なわち、ＮａＣｌ水溶液をアノード電解した際には、塩
素ガスが生成し、これに起因してＣｌＯ^-が生成してお
り、このアノード電解水の光吸収スペクトルには２３０
〜２４０ｎｍ付近におけるＣｌＯ^-特有のピークが認め
られるものの、本発明のようにして得られたアノード電
解水にはＣｌＯ^-特有のピークが認められなかったので
ある。又、塩素ガス特有の臭気も感じられなかった。

【００４０】そして、上記液受けタンク１２，１３に溜
められた水溶液を用いて各種のテストを行ったので、そ
の結果を述べる。先ず、抗菌性試験について述べる。ポ
テトデキストローズを用いた寒天培地を用意する。又、
枯草菌、大腸菌、カンジダ菌の各液、並びに上記のよう
にして得られた本発明になる水（アノード電解水）を用
意する。そして、各菌の液１ｍｌとアノード電解水５ｍ
ｌとを混合し、これを寒天培地で培養した。枯草菌や大
腸菌については１日かけて、カンジダ菌については３日
かけて培養したが、各菌の発育は認められなかった。

【００４１】尚、各菌の液１ｍｌと生理的食塩水５ｍｌ
とを混合し、これを寒天培地で同様に培養した処、各菌
が培地全面において成長していた。すなわち、本発明に
よるアノード電解水には抗菌作用のあることが判る。上
記についてはアノード電解水が濃い濃度での使用の場合
を説明した。すなわち、例えば５００〜５００００ｐｐ
ｍのような濃い濃度で使用した場合には、抗菌作用があ
ることを立証したのである。

【００４２】しかしながら、これを薄い濃度で使用した
場合には成長促進作用のあることが判る。このことをア
スペルギルスニガー菌について述べる。先ず、アクリル
製容器にプレパラートを組み込み、この上にポテトデキ
ストローズを用いた寒天培地を乗せる。この上にアスペ
ルギルスニガーの胞子を懸濁した生理的食塩水を撒く。
そして、３０℃で２４時間培養し、発芽させた。この発
芽した菌糸の成長速度を調べると、図４に示す如く、約
５μｍ／ｍｉｎであった。そこで、この観察後（２０分
後）に、生理的食塩水で５００倍に希釈したアノード電
解水を１ｍｌ菌糸の上に滴下した処、図４に示す如く、
菌糸の成長速度が増加した。

【００４３】すなわち、例えば０．０１〜５００ｐｐｍ
のような薄い濃度で使用した場合には、成長促進作用が
認められたのである。又、洗浄性について調べた。被洗
浄体として切削油を塗布したプレパラート及び指紋を付
着させたプレパラートを準備し、これらのプレパラート
を５０ｃｃ／ｍｉｎの流量で２分間にわたって洗浄し
た。尚、比較の為に、ＮａＯＨ水溶液とＨＣｌ水溶液を
用いて同様の洗浄テストを行った。

【００４４】表−１アルカリ水酸性水電解水（本発明）ＮａＯＨ水溶液電解水（本発明）ＨＣｌ水溶液切削油効果大普通 − − 指紋 − − 効果大普通これより、本発明の電解水は洗浄能力にも優れているこ
とが判る。

【００４５】〔実施例２〕実施例１で用いたのと同様な
３室型の電解槽を用いる。電極として８０メッシュで８
０×６０ｍｍの網状の白金を用いた。カソード極１側の
隔膜３には、目付８０ｇ／ｍ²のＰＰ製不織布とカチオ
ン交換膜（徳山ソーダ（株）製ＣＭＨ）を、アノード
極２側の隔膜４には、ＰＰ製不織布とアニオン交換膜
（徳山ソーダ（株）製ＡＭＨ）を用いた。尚、隔膜３
と隔膜４との間隔ｔは約６ｍｍとした。

【００４６】純水製造装置１０から送られる純水（導電
率が０．０６μＳ／ｃｍ）の流量は２００ｃｃ／ｍｉｎ
とし、中間室５には電解液タンク１４から濃度が２ｍｏ
ｌ／ｌのＮａ₂ＳＯ₄水溶液を送った。そして、電解電
流密度は３３ｍＡ／ｃｍ²とした。尚、この時の電解電
圧は６０Ｖであった。アノード電解液のｐＨは３．２で
あり、酸化還元電位は４５０ｍＶであった。

【００４７】ところで、図５に示す如くの直径５ｍｍの
孔が多数形成されたＰＶＣ製の多孔板１６をカソード極
１とアノード極２側の側面に当接させた構成の３室型の
電解槽（図６参照）を用意した。この電解槽を用いて上
記と同じ条件で電解した処、電解電圧は７Ｖに低下し
た。この時のアノード電解液のｐＨは２．４であり、酸
化還元電位は８００ｍＶであった。

【００４８】このようにアノード極及び／又はカソード
極の通水面にジャマ板（多孔板１６）を設け、アノード
極及び／又はカソード極の隔膜と接する面の反対側の通
水面に水があまり接することがないようにした電解槽を
用いて電解処理を行うと、電解電圧を低くすることが出
来る。尚、多孔板１６の孔形状は円形に限られず、例え
ばスリット状であっても良い。又、電極と多孔板を兼ね
る為に、網状ではなく、多孔板を電極としても良い。例
えば、アノード極の場合、Ｔｉ製多孔板にＰｔメッキを
したものを、カソード極の場合、ステンレス鋼や鉄など
の金属の多孔板を用いることが出来る。

【００４９】〔実施例３〕図６に示される３室型の電解
槽を用意した。そして、純水製造装置１０から送られる
純水（導電率が０．０６μＳ／ｃｍ）の流量は５００ｃ
ｃ／ｍｉｎとし、中間室５には電解液タンク１４から濃
度が２ｍｏｌ／ｌのＮａ₂ＳＯ₄水溶液を送った。電解
電流密度は４１ｍＡ／ｃｍ²とした。尚、この時の酸化
還元電位は７８０ｍＶで、ｐＨは２．５であった。

【００５０】このアノード電解水にＮａＣｌを０．５％
添加すると、ｐＨの変化はなく、酸化還元電位は１０８
０ｍＶに上昇した。この得られた液を用いて実施例１と
同様な抗菌性試験を行った処、抗菌性が確認された。〔実施例４〕図６に示される３室型の電解槽を用意し、
カソード室８及びアノード室９に導電率が１０μＳ／ｃ
ｍの水を流量２００ｃｃ／ｍｉｎで送り、又、中間室５
には導電率が１０μＳ／ｃｍの水を流量１０００ｃｃ／
ｍｉｎで送った。電解電流密度は４１ｍＡ／ｃｍ²とし
た。尚、この時の酸化還元電位は１１００ｍＶで、ｐＨ
は２．７であった。

【００５１】得られたアノード電解水を用いて実施例１
と同様な抗菌性試験を行った処、抗菌性が確認された。

【００５２】

【効果】本発明により得られた水は洗浄剤としての使用
が可能であり、又、抗菌作用があることから抗菌剤（抗
ウィルス剤）としての使用が可能であり、又、薄めた場
合には成長促進剤としての使用が可能である。又、細胞
活性や洗浄効果があることから、肌の美容水としての使
用にも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解槽の概略断面図

【図２】電解槽と各種タンクの接続状態を示す配管図

【図３】アノード電解水の光吸収スペクトル

【図４】アスペルギルスニガーの成長速度を示すグラフ

【図５】ジャマ板の平面図

【図６】電解槽の概略断面図

【図７】従来の電解装置の概略断面図

【符号の説明】

１カソード極２アノード極３，４隔膜（隔壁）５中間室６容器７直流電源８カソード室９アノード室１０純水製造装置１１，１５ポンプ１２，１３液受けタンク１４電解液タンク１６多孔板（ジャマ板）

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−14232（ＪＰ，Ａ) 特開平１−180293（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−34684（ＪＰ，Ａ) 特開平５−161425（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−90088（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−31980（ＪＰ，Ａ) 久保田昌治，おもしろい水のはなし，日本，日刊工業新聞社，1994年５月26日，初版１版，ｐ80 駒形作次，界面電気化学概要，日本，昭晃堂，1953年６月５日，再版発行，ｐ115，ｐ128 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化・還元性能を有する水の製造方法で
あって、第１の隔壁及び第２の隔壁で遮ることによって
アノード室と中間室とカソード室とが構成され、前記第
１の隔壁に密接させてアノード室内にアノード極が設け
られると共に、前記第２の隔壁に密接させてカソード室
内にカソード極が設けられてなり、更に前記アノード極
及び／又はカソード極の通水面にジャマ板が設けられた
電解槽を用い、前記アノード室及び／又はカソード室に
水を供給すると共に、前記中間室には電解質水溶液が存
在する条件下で電解処理を行うことを特徴とする水の製
造方法。
【請求項２】低電解質濃度で酸化・還元種を含む水の
製造方法であって、第１の隔壁及び第２の隔壁で遮るこ
とによってアノード室と中間室とカソード室とが構成さ
れ、前記第１の隔壁に密接させてアノード室内にアノー
ド極が設けられると共に、前記第２の隔壁に密接させて
カソード室内にカソード極が設けられてなり、更に前記
アノード極及び／又はカソード極の通水面にジャマ板が
設けられた電解槽を用い、前記アノード室及び／又はカ
ソード室に水を供給・排出すると共に、前記中間室には
電解質水溶液が存在する条件下で電解処理を行うことを
特徴とする水の製造方法。
【請求項３】酸化・還元性能を有する水の製造方法で
あって、第１の隔壁及び第２の隔壁で遮ることによって
アノード室と中間室とカソード室とが構成され、前記第
１の隔壁に密接させてアノード室内にアノード極が設け
られると共に、前記第２の隔壁に密接させてカソード室
内にカソード極が設けられてなり、更に前記中間室にカ
チオン交換樹脂及び／又はアニオン交換樹脂を充填した
電解槽を用い、前記アノード室及び／又はカソード室に
水を供給すると共に、前記中間室には電解質水溶液が存
在する条件下で電解処理を行うことを特徴とする水の製
造方法。
【請求項４】低電解質濃度で酸化・還元種を含む水の
製造方法であって、第１の隔壁及び第２の隔壁で遮るこ
とによってアノード室と中間室とカソード室とが構成さ
れ、前記第１の隔壁に密接させてアノード室内にアノー
ド極が設けられると共に、前記第２の隔壁に密接させて
カソード室内にカソード極が設けられてなり、更に前記
中間室にカチオン交換樹脂及び／又はアニオン交換樹脂
を充填した電解槽を用い、前記アノード室及び／又はカ
ソード室に水を供給・排出すると共に、前記中間室には
電解質水溶液が存在する条件下で電解処理を行うことを
特徴とする水の製造方法。
【請求項５】アノード極及び／又はカソード極の通水
面にジャマ板が設けられた電解槽を用いて電解処理を行
うことを特徴とする請求項３または請求項４記載の水の
製造方法。
【請求項６】中間室にカチオン交換樹脂及び／又はア
ニオン交換樹脂を充填した電解槽を用いて電解処理を行
うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の水の
製造方法。
【請求項７】第１の隔壁にカチオン交換膜及び／又は
アニオン交換膜を構成した電解槽を用いて電解処理を行
うことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかに記載
の水の製造方法。
【請求項８】第２の隔壁にアニオン交換膜及び／又は
カチオン交換膜を構成した電解槽を用いて電解処理を行
うことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかに記載
の水の製造方法。
【請求項９】アノード室及び／又はカソード室に供給
する水は導電率が３０００μＳ／ｃｍ以下の水であるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項８いずれかに記載の水
の製造方法。
【請求項１０】中間室の電解質としてハロゲン塩が用
いられてなることを特徴とする請求項１〜請求項９いず
れかに記載の水の製造方法。