JP5912603B2 - 飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ガス含有純水からナノバブル水を生成する飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法に関し、より詳細には、パーテイクルフリーでメタルフリーなナノバブル水を、より安定に製造し、又、ナノバブル量を制御することにより、又、ガス含有純水の圧力をコントロールすることにより、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用可能な飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法に関する。

電子産業におけるパーテイクル除去は、従来からＡＰＭ（アンモニア、過酸化水素）が使用されていた。しかし、近年、純水に水素ガスを溶解させた水素水を使用し、それにメガソニックをかけることで洗浄が行われてきている。

しかしながら、近年、例えば半導体の製造では、回路パターンの線幅が狭まり、アスペクト比が大きくなるにつれ、メガソニックによる回路パターンだおれが発生するようになった。

そのため、救急対応として、メガソニックの出力を小さくして対応しているのが現状である。

また、他の方法として、例えば２流体ジェット等を用いて洗浄することが試験的に行われているが、ガスと水の２流体が安定にジェットノズルから出力されることがなかなか難しい。

また、洗浄効果が、従来の水素水とメガソニックに比べ、パーテイクル除去の効果がなかなか得られない状況である。

このため、ナノバブル水を用いて洗浄することが考えられ、ナノバブル水の製造として例えば、超音波のエネルギも必要でなく、水素を含む微小気泡等が安定して分散する水を製造する技術（特許文献１）、また加圧ポンプを使用し物理的障害物を設定した配管内に水流と気体を送り、強制的に加圧混入を行うことでマイクロバブルを発生させる技術などがある（特許文献２〜５）。

特開２００９−１９５８８９号公報 特許第３０４３３１５号公報 特開２００１−３００５２２号公報 特開２００４−０７３９５３号公報 特開２００５−２４５８１７号公報

この発明は、前述の従来技術の問題点を解消し、パーテイクル除去の効果を得ることが可能で、かつ長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能な飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、純水を脱気して脱気純水を生成する脱気工程と、
前記脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とするガス生成純水工程と、
前記ガス生成純水工程において電解槽の電流を制御する電流制御工程と、
前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成するナノバブル発生工程と、
前記電流制御工程は、前記ガス生成純水中のガス圧力が正圧であり、また、少なくとも前記脱気純水の水圧または前記ガス生成純水の水圧よりも低いガス圧力になるように電解層の電流を制御することを特徴とする飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。
請求項２に記載の発明は、純水を脱気して脱気純水を生成する脱気工程と、
前記脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とするガス生成純水工程と、
前記ガス生成純水工程において電解槽の電流を制御する電流制御工程と、
前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成するナノバブル発生工程と、
前記電流制御工程は、前記ガス生成純水中のガス圧力を、一度、少なくとも前記脱気純水の水圧または前記ガス生成純水の水圧までの間に上昇させた後に、下げるように電解層の電流を制御することを特徴とする飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記ナノバブル発生工程の前に前記ガス生成純水の比抵抗を減少させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項４に記載の発明は、前記ガス生成純水の比抵抗の減少は、少なくとも酸またはアルカリを注入することにより比抵抗を低減し、かつ比抵抗の低減の程度を制御することを特徴とする請求項３に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項５に記載の発明は、前記脱気工程は、膜を介することにより一方に純水を、他方に脱気状態にすることにより、純水中の気体成分を純水より除去し、
前記膜を介して、脱気状態の空間に導きだすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項６に記載の発明は、前記ガス生成純水工程における電解槽は、陽極から酸素ガス、及び／またはオゾンガスを、陰極から水素ガスを発生させる電解槽であり、前記ナノバブル発生工程に導く極室の水圧より前記ナノバブル発生工程に導かれない極室の水圧を低くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項７に記載の発明は、前記ガス生成純水工程における電解槽は、前記ナノバブル発生工程に導かれない極室にも通水することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項８に記載の発明は、前記ナノバブル発生工程は、１ミクロン以下の空孔を経由して、前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力が減圧されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項９に記載の発明は、前記ガス生成純水工程と前記ナノバブル発生工程との間に、１ミクロン以下の空孔を経由して、前記ガス生成純水を整流する整流工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項１０に記載の発明は、前記ガス生成純水工程と前記ナノバブル発生工程との間に、前記ガス生成純水の圧力を前記電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、該ガス圧力に近づけるように制御する水圧調整工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項１１に記載の発明は、前記ガス生成純水工程の前段に、前記脱気純水の圧力を前記電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、前記電解槽の電流で制御されたガス圧力に近づけるように制御する水圧調整工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

請求項１２に記載の発明は、前記飽和ガス含有ナノバブル水は、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、純水を脱気して脱気純水を生成し、この脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とし、このガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成することで、パーテイクル除去の効果を得ることが可能で、かつ長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能である。また、電流制御工程では、ガス生成純水中のガス圧力が正圧であり、また、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧よりも低いガス圧力になるように電解層の電流を制御にすることで、確実に脱気純水をガス生成純水にすることができる。
請求項２に記載の発明では、純水を脱気して脱気純水を生成し、この脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とし、このガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成することで、パーテイクル除去の効果を得ることが可能で、かつ長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能である。また、電流制御工程では、ガス生成純水中のガス圧力を、一度、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧までの間に上昇させた後に、下げるように電解層の電流を制御することで、飽和ガス含有ナノバブル水がかえって増加し、常に安定になる。

請求項３に記載の発明では、さらにナノバブル発生工程の前にガス生成純水の比抵抗を減少させて飽和ガス含有ナノバブル水を生成することで、例えばアルカリ等を注入して、純水の比抵抗を落とす（ｐＨを上げる）ことにより、長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能である。

請求項４に記載の発明では、ガス生成純水の比抵抗の減少は、少なくとも酸またはアルカリを注入することにより比抵抗を低減し、かつ比抵抗の低減の程度を制御することで、飽和ガス含有ナノバブル水を増加し、常に安定させることができる。

請求項５に記載の発明では、膜を介することにより一方に純水を、他方に脱気状態にすることにより、純水中の気体成分を純水より除去し、膜を介して、簡単な構造でかつ確実に脱気状態の空間に導きだすことができる。

請求項６に記載の発明では、電解槽は、水圧として、ナノバブル水として使用する極室と、ナノバブル水として使用しない極室にし、ナノバブル発生工程に導く極室の水圧よりナノバブル発生工程に導かれない極室の水圧を低くすることで、ナノバブル水として使用しない極室で発生したガスが、対極のナノバブル水として使用する極室に混入することを防ぐことができる。

請求項７に記載の発明では、電解槽は、ナノバブル発生工程に導かれない極室にも通水し、ナノバブル水として使用しない極室にも通水することで、ナノバブル水として使用しない極室で発生したガスが通水された水（純水）でキャリーオーバーされ、対極のナノバブル水として使用する極室に混入することを防ぐことができる。

請求項８に記載の発明では、１ミクロン以下の空孔を経由して、ガス生成純水工程を経たガス生成純水の圧力が減圧され、飽和ガス含有ナノバブル水が発生する。

請求項９に記載の発明では、ガス生成純水工程とナノバブル発生工程との間に、１ミクロン以下の空孔を経由して、ガス生成純水を整流する整流工程を有することで、簡単かつ確実に飽和ガス含有ナノバブル水の製造することができる。

請求項１０に記載の発明では、ガス生成純水工程とナノバブル発生工程との間に、ガス生成純水の圧力を電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、該ガス圧力に近づけるように制御することで、簡単かつ確実に飽和ガス含有ナノバブル水の製造することができる。

請求項１１に記載の発明では、ガス生成純水工程の前段に、脱気純水の圧力を電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、電解槽の電流で制御されたガス圧力に近づけるように制御することで、簡単かつ確実に飽和ガス含有ナノバブル水の製造することができる。

請求項１２に記載の発明では、飽和ガス含有ナノバブル水は、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用することができる。

飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の第１の実施の形態の概念図である。 飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の第２の実施の形態の概念図である。 飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の第３の実施の形態の概念図である。

以下、この発明の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

［第１の実施の形態］
図１は飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の第１の実施の形態の概念図である。この第１の実施の形態では、脱気工程Ａ、ガス生成純水工程Ｂ、電流制御工程Ｃ、ナノバブル発生工程Ｄを有し、パーテイクルフリーでメタルフリーなナノバブル水を、より安定に製造し、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用可能な飽和ガス含有ナノバブル水を製造する。

すなわち、純水は脱気工程Ａを経由して脱気され脱気純水となり、脱気純水はガス生成純水工程Ｂにて脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽に導き、ガス生成純水とする。このガス生成純水工程Ｂにおいては、電流制御工程Ｃにおいて電解槽の電流を制御する電解槽の電流を制御する。

このようにして生成されたガス生成純水は、ナノバブル発生工程Ｄにて減圧され、過飽和ガスがナノバブルとなった飽和ガス含有ナノバブル水として生成される。

（脱気工程Ａ）
この脱気工程Ａでは、脱気手段１０によって純水を脱気して脱気純水を生成する。脱気手段１０は、脱気ケース１１内に膜１２が配置され、さらに迷路１３を形成する堰板１４が配置されている。脱気ケース１１には、入口１５と出口１６が形成され、純水が入口１５から迷路１３を流れ、出口１６から脱気純水が排出される。脱気手段１０は、膜１２を介することにより一方に純水を、他方に脱気状態にすることにより、純水中の気体成分を純水より除去し、膜１２を介して、脱気状態の空間１７に導きだす構成であり、純水を脱気して脱気純水を生成する。膜１２を介することにより一方に純水を、他方に脱気状態にすることにより、純水中の気体成分を純水より除去し、膜１２を介して、簡単な構造でかつ確実に脱気状態の空間に導きだすことができる。

通常の電解槽では、例えば水素の場合、純水に溶解する濃度が０．６ｐｐｍ程度である。飽和が１．６ｐｐｍ、ナノバブル生成では過飽和にする条件が必要であるために、電解槽に導く純水を脱気する。これはヘンリーの法則に従い、ガスの分圧に従って溶解するため、電解槽に導く純水の既存ガスの分圧を下げる。

（ガス生成純水工程Ｂ）
ガス生成純水工程Ｂでは、脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽２０の陽極室２１、及び／または陰極室２２に導き、ガス生成純水とする。すなわち、脱気純水を、陽極室２１に導く、または陰極室２２に導く、または陽極室２１及び陰極室２２に導く。電解槽２０には電源２３が接続され、このガス生成純水工程Ｂにおいては、電流制御工程Ｃにおいて電流制御装置２４により電解槽２０の電流を制御する。

ガス生成純水工程Ｂにおける電解槽２０は、陽極室２１の陽極から酸素ガス、及び／またはオゾンガスを、陰極室２２の陰極から水素ガスを発生させる電解槽であり、ナノバブル発生工程Ｄに導く極室の水圧よりナノバブル発生工程Ｄに導かれない極室の水圧を低くする。電解槽２０は、水圧として、ナノバブル水として使用する極室と、ナノバブル水として使用しない極室にし、ナノバブル発生工程Ｄに導く極室の水圧よりナノバブル発生工程Ｄに導かれない極室の水圧を低くすることで、ナノバブル水として使用しない極室で発生したガスが、対極のナノバブル水として使用する極室に混入することを防ぐことができる。

ガス生成純水工程Ｂにおける電解槽２０は、ナノバブル発生工程Ｄに導かれない極室にも通水する。電解槽２０は、ナノバブル発生工程Ｄに導かれない極室にも通水し、ナノバブル水として使用しない極室にも通水することで、ナノバブル水として使用しない極室で発生したガスが通水された水（純水）でキャリーオーバーされ、対極のナノバブル水として使用する極室に混入することを防ぐことができる。

電流制御工程Ｃは、ガス生成純水中のガス圧力が正圧であり、また、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧よりも低いガス圧力になるように電解槽２０の電流を制御にする。このように、電解槽２０の電流を電流制御装置２４により制御にすることで、確実に脱気純水をガス生成純水にすることができる。

また、電流制御工程Ｃは、ガス生成純水中のガス圧力を、一度、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧までの間に上昇させた後に、下げる。このように、ガス生成純水中のガス圧力を制御することで、飽和ガス含有ナノバブル水がかえって増加し、常に安定になる。

（ナノバブル発生工程Ｄ）
このナノバブル発生工程Ｄでは、ナノバブル発生手段４０によってガス生成純水工程Ｂを経たガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成する。ナノバブル発生手段４０は、フィルタ４１を有し、このフィルタ４１の１ミクロン以下の空孔を経由して、ガス生成純水の圧力を減圧し、ガス生成純水工程Ｂを経たガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成する。このナノバブル発生手段４０の減圧構造は、フィルタ４１の１ミクロン以下の空孔を経由して、減圧されることを特徴とし、できれば０．５ミクロン以下の空孔を経由して減圧される。

［第２の実施の形態］
図２は飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法で整流工程、水圧調整工程を経由した概念図である。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、脱気工程Ａ、ガス生成純水工程Ｂ、電流制御工程Ｃ、ナノバブル発生工程Ｄを有し、さらに整流工程Ｅ、水圧調整工程Ｆを有する。

この第２の実施の形態では、さらに安定な飽和ガス含有ナノバブル水を生成するために、図１の実施の形態に対して、ガス生成純水を整流工程Ｅに導き、整流して整流純水を生成した後、水圧調整工程Ｆにて前もって純水の水圧を調整し水圧調整純水とした後、ナノバブル発生工程Ｄにて減圧され、過飽和ガスがナノバブルとなった飽和ガス含有ナノバブル水として生成される。

（整流工程Ｅ）
この整流工程Ｅは、ガス生成純水工程Ｂとナノバブル発生工程Ｄとの間に有し、整流手段５０によって１ミクロン以下の空孔を経由して、ガス生成純水を整流する。純水が加圧されている状態では、ガス生成純水はバブルとはなっていないため、ナノバブル発生工程で均一にナノバブルを発生させるためには、その前で整流することで、容易にかつ確実に均一なナノバブルが生成できるようになる。

（水圧調整工程Ｆ）
この水圧調整工程Ｆは、ガス生成純水工程Ｂとナノバブル発生工程Ｄとの間に有し、水圧調整手段６０によってガス生成純水の圧力を電解槽２０の電流で制御されたガス圧力以上で、このガス圧力に近づけるように制御する。この水圧調整手段６０には、圧力センサ６１を用いて制御している。

（飽和ガス含有ナノバブル水）
製造された飽和ガス含有ナノバブル水は、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用することができる。この飽和ガス含有ナノバブル水は、直径が１μｍ（１マイクロメートル：１００万分の１メートル）以下の超微細な気泡を含有した水であり、従って、直径１μｍ以上のマイクロバブルの気泡も含有している。

飽和ガス含有ナノバブル水は、同体積を有する単一の気泡に比べて大きな比表面積を有し、また水中への気体の溶解や液中の不純物の吸着、科学的な触媒効果が大きく、また浮力が殆ど効かないため液中に滞在する時間が長いなどの特徴を有している。

また、ナノバブルは、直径１００ｎｍ程度の気泡は気液界面の表面張力により、気泡内部の圧力が３０気圧程度まで増加しており、また気泡表面は活性が高く、汚れ成分を界面に吸着させる。また、１００ｎｍ程度の気泡は数ｍｍ程度の気泡と比べ、同じ体積に比べ表面積が数万倍大きい、さらに分子動力学の解析結果より、数ｎｍの気泡では気液界面の極性が揃うなどの特徴を有している。

したがって、飽和ガス含有ナノバブル水は、ナノバブルが物体に接触する際に破壊すると数十気圧のジェットが生じし、浄化速度が大きく、物体表面の洗浄効果があり、さらに静電気による殺菌効果を有する。

そして、特に半導体の洗浄に用いる飽和ガス含有ナノバブル水に必要な条件、例えばパーテイクルフリーであること、メタルフリーであること、ガス量が制御できること、ノズルから連続的に供給できること、常に一定のパーテイクル除去性能があることなどを有する。

したがって、飽和ガス含有ナノバブル水は、洗浄においては、主として破壊時の数十気圧といわれるジェットによるため、ナノバブルが被洗浄物上において、均一に供給され、破壊することができる。

次に、この発明に係わる飽和ガス含有ナノバブル水の製造の実施例を記載するが、この実施例はこの発明を限定するものではない。水圧２５０ｋＰａで飽和ガス含有ナノバブル水の生成を行った。生成したナノバブル水の発生バブルを測定したところ、０．１〜０．５ミクロンの粒径で２４００個、０．５ミクロン以上が３０個測定された。

［第３の実施の形態］
図３は飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法の第３の実施の形態の概念図である。この第３の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態と同様に、脱気工程Ａ、ガス生成純水工程Ｂ、圧力制御工程Ｃ、ナノバブル発生工程Ｄを有し、さらに整流工程Ｅ、比抵抗減少工程Ｇを有する。

この実施の形態では、脱気工程Ａ、ガス生成純水工程Ｂ、電流制御工程Ｃ、整流工程Ｅ、比抵抗減少工程Ｇ、ナノバブル発生工程Ｄを有し、長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能であり、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用可能な飽和ガス含有ナノバブル水を製造する。

すなわち、純水は脱気工程Ａを経由して脱気され脱気純水となり、脱気純水はガス生成純水工程Ｂにて脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽に導き、ガス生成純水とする。また、電流制御工程Ｃは、ガス生成純水中のガス圧力が正圧であり、また、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧よりも低いガス圧力になるように電解槽の電流を制御にする。また、電流制御工程Ｃは、ガス生成純水中のガス圧力を、一度、少なくとも脱気純水の水圧またはガス生成純水の水圧までの間に上昇させた後に、下げる。

さらに安定な飽和ガス含有ナノバブル水を生成するために、ガス生成純水を整流工程Ｅに導き、整流して整流純水を生成した後、比抵抗減少工程Ｇによりガス生成純水の比抵抗を減少させ、この比抵抗減少純水はナノバブル発生工程Ｄにて減圧され、過飽和ガスがナノバブルとなった飽和ガス含有ナノバブル水として生成される。

この脱気工程Ａ、ガス生成純水工程Ｂ及び電流制御工程Ｃは、第１の実施の形態と同様に構成され、整流工程Ｅは、第２の実施の形態と同様に構成されるから説明を省略し、比抵抗減少工程Ｇ、ナノバブル発生工程Ｄについて説明する。

（比抵抗減少工程Ｇ）
この比抵抗減少工程Ｇは、脱気工程Ａとナノバブル発生工程Ｄとの間であればよいが、多くはナノバブル発生工程Ｄの前に配置され、整流工程Ｅより得たガス生成純水の比抵抗を減少させる。この実施の形態の比抵抗減少工程Ｇは、比抵抗低減手段７０と、比抵抗減少純水の比抵抗６１とを備え、比抵抗低減手段７０により少なくとも酸またはアルカリを注入し、比抵抗減少純水の比抵抗７１により比抵抗を低減し、および比抵抗の低減の程度を制御する。すなわち、比抵抗が高い状態だと、ナノバブル生成工程Ｄで生成されたナノバブルがすぐに一緒になって大きなバブルに成りやすくなるが、比抵抗が下がることで、ナノバブル生成工程Ｄにおいて、生成されたナノバブルが各々そのままの状態で存在するため、少なくとも酸またはアルカリを注入することにより比抵抗を低減し、および比抵抗の低減の程度をコントロールし、例えば１ＭΩｃｍ以下にする。

（ナノバブル発生工程Ｄ）
このナノバブル発生工程Ｄでは、ナノバブル発生手段４０によって比抵抗減少機構Ｆによって整流工程Ｅより得た比抵抗を減少させた比抵抗純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成する。ナノバブル発生手段４０は、フィルタ４１を有し、このフィルタ４１の１ミクロン以下の空孔を経由して、ガス生成純水工程Ｂを経たガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成する。このナノバブル発生手段４０の減圧構造は、フィルタ４１の１ミクロン以下の空孔を経由して、減圧されることを特徴とし、できれば０．５ミクロン以下の空孔を経由して減圧される。

このように、ナノバブル発生工程の前にガス生成純水の比抵抗を減少させて飽和ガス含有ナノバブル水を生成することで、例えばアルカリ等を注入して、純水の比抵抗を落とす（ｐＨを上げる）ことにより、長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能である。

（飽和ガス含有ナノバブル水）
製造された飽和ガス含有ナノバブル水は、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用することができる。この飽和ガス含有ナノバブル水は、直径が１μｍ（１マイクロメートル：１００万分の１メートル）以下の超微細な気泡を含有した水であり、従って、直径１μｍ以上のマイクロバブルの気泡も含有している。

飽和ガス含有ナノバブル水は、同体積を有する単一の気泡に比べて大きな比表面積を有し、また水中への気体の溶解や液中の不純物の吸着、科学的な触媒効果が大きく、また浮力が殆ど効かないため液中に滞在する時間が長いなどの特徴を有している。

また、ナノバブルは、直径１００ｎｍ程度の気泡は気液界面の表面張力により、気泡内部の圧力が３０気圧程度まで増加しており、また気泡表面は活性が高く、汚れ成分を界面に吸着させる。また、１００ｎｍ程度の気泡は数ｍｍ程度の気泡と比べ、同じ体積に比べ表面積が数万倍大きい、さらに分子動力学の解析結果より、数ｎｍの気泡では気液界面の極性が揃うなどの特徴を有している。

したがって、飽和ガス含有ナノバブル水は、ナノバブルが物体に接触する際に破壊すると数十気圧のジェットが生じし、浄化速度が大きく、物体表面の洗浄効果があり、さらに静電気による殺菌効果を有する。

このように、飽和ガス含有ナノバブル水の生成方法は、水圧、ガス圧を制御して生成したガス生成純水を整流手段（フィルタ）を経由して均一なナノバブル水のみ取り出す。

そして、特に半導体の洗浄に用いる飽和ガス含有ナノバブル水に必要な条件、例えばパーテイクルフリーであること、メタルフリーであること、ガス量が制御できること、ノズルから連続的に供給できること、常に一定のパーテイクル除去性能があることなどを有する。

したがって、飽和ガス含有ナノバブル水は、洗浄においては、主として破壊時の数十気圧といわれるジェットによるため、ナノバブルが被洗浄物上において、均一に供給され、破壊することができる。

次に、この発明に係わる飽和ガス含有ナノバブル水製造の実施例を記載する。水圧２５０ｋＰａで飽和ガス含有ナノバブル水の生成を行った。ナノバブル発生工程での空孔は０．０５ミクロンのフィルタを用いた。また、比抵抗は０．３ＭΩｃｍになるようにＮＨ４ＯＨで調整した。生成したナノバブル水の発生バブルを測定したところ、０．１〜０．１５ミクロンの粒径で４６４４３個測定された。

この発明は、ガス含有純水からナノバブル水を生成する飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法に適用可能であり、パーテイクルフリーでメタルフリーなナノバブル水を、より安定に製造し、又、ナノバブル量を制御することにより、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用可能である。

また、パーテイクルフリーでメタルフリーなナノバブル水を、より安定に製造することにより、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用可能な飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法に適用可能であり、長期間にわたり連続的で、また常に安定なガス飽和ナノバブル水を得ることが可能である。

Ａ 脱気工程
Ｂ ガス生成純水工程
Ｃ 電流制御工程
Ｄ ナノバブル発生工程
Ｅ 整流工程
Ｆ 水圧調整工程
Ｇ 比抵抗減少工程
１０ 脱気手段
１１ 脱気ケース
１２ 膜
１３ 迷路
１４ 堰板
１５ 入口
１６ 出口
２０ 電解槽
２１ 陽極室
２２ 陰極室
２３ 電源
２４ 電流制御装置
４０ ナノバブル発生手段
４１ フィルタ
５０ 整流手段
６０ 水圧調整手段
６１ 圧力センサ
７０ 比抵抗減少手段
７１ 比抵抗減少純水の比抵抗

Claims (12)

1. 純水を脱気して脱気純水を生成する脱気工程と、
   前記脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とするガス生成純水工程と、
   前記ガス生成純水工程において電解槽の電流を制御する電流制御工程と、
   前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成するナノバブル発生工程と、
   前記電流制御工程は、前記ガス生成純水中のガス圧力が正圧であり、また、少なくとも前記脱気純水の水圧または前記ガス生成純水の水圧よりも低いガス圧力になるように電解層の電流を制御することを特徴とする飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
2. 純水を脱気して脱気純水を生成する脱気工程と、
   前記脱気純水を、純水を電気分解してなる電解槽の陽極室、及び／または陰極室に導き、ガス生成純水とするガス生成純水工程と、
   前記ガス生成純水工程において電解槽の電流を制御する電流制御工程と、
   前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力を減圧して飽和ガス含有ナノバブル水を生成するナノバブル発生工程と、
   前記電流制御工程は、前記ガス生成純水中のガス圧力を、一度、少なくとも前記脱気純水の水圧または前記ガス生成純水の水圧までの間に上昇させた後に、下げるように電解層の電流を制御することを特徴とする飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
3. 前記ナノバブル発生工程の前に前記ガス生成純水の比抵抗を減少させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
4. 前記ガス生成純水の比抵抗の減少は、少なくとも酸またはアルカリを注入することにより比抵抗を低減し、かつ比抵抗の低減の程度を制御することを特徴とする請求項３に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
5. 前記脱気工程は、膜を介することにより一方に純水を、他方に脱気状態にすることにより、純水中の気体成分を純水より除去し、
   前記膜を介して、脱気状態の空間に導きだすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
6. 前記ガス生成純水工程における電解槽は、陽極から酸素ガス、及び／またはオゾンガスを、陰極から水素ガスを発生させる電解槽であり、前記ナノバブル発生工程に導く極室の水圧より前記ナノバブル発生工程に導かれない極室の水圧を低くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
7. 前記ガス生成純水工程における電解槽は、前記ナノバブル発生工程に導かれない極室にも通水することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
8. 前記ナノバブル発生工程は、１ミクロン以下の空孔を経由して、前記ガス生成純水工程を経た前記ガス生成純水の圧力が減圧されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
9. 前記ガス生成純水工程と前記ナノバブル発生工程との間に、１ミクロン以下の空孔を経由して、前記ガス生成純水を整流する整流工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
10. 前記ガス生成純水工程と前記ナノバブル発生工程との間に、前記ガス生成純水の圧力を前記電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、該ガス圧力に近づけるように制御する水圧調整工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
11. 前記ガス生成純水工程の前段に、前記脱気純水の圧力を前記電解槽の電流で制御されたガス圧力以上で、前記電解槽の電流で制御されたガス圧力に近づけるように制御する水圧調整工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。
12. 前記飽和ガス含有ナノバブル水は、半導体、液晶をはじめとする電子産業分野に使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飽和ガス含有ナノバブル水の製造方法。