電解水製造装置及び電解水製造方法
【課題】機能水としての電解水の二大欠点を克服する機能水を製造できる電解水製造装置及び電解水製造方法を提供する。
【解決手段】脱気槽２は、純水供給装置１からバルブ７を介して供給された純水を脱気する。真空バルブ８を開け、真空ポンプ３から徐々に真空を引く。真空ポンプ３は、脱気槽２内の純水、保存槽（Ａ）５の機能水、保存槽（Ｂ）６の機能水から脱気を行うために、脱気槽２、保存槽（Ａ）５、保存槽（Ｂ）６に真空を引く。電解槽４は、脱気槽２からの脱気水と電解質１９を導入し、電解を開始する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６は、電解槽４からの機能水を保存する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、キレート剤混合装置（Ａ）１０及びキレート剤混合装置（Ｂ）１１からキレート剤が投入される。
【解決手段】脱気槽２は、純水供給装置１からバルブ７を介して供給された純水を脱気する。真空バルブ８を開け、真空ポンプ３から徐々に真空を引く。真空ポンプ３は、脱気槽２内の純水、保存槽（Ａ）５の機能水、保存槽（Ｂ）６の機能水から脱気を行うために、脱気槽２、保存槽（Ａ）５、保存槽（Ｂ）６に真空を引く。電解槽４は、脱気槽２からの脱気水と電解質１９を導入し、電解を開始する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６は、電解槽４からの機能水を保存する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、キレート剤混合装置（Ａ）１０及びキレート剤混合装置（Ｂ）１１からキレート剤が投入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用洗浄剤として使用できる電解水を製造する電解水製造装置及び電解水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品、電子部品、衣類等の産業用洗浄剤として、環境汚染、可燃性、或いは水との分離性を考慮してアルカリイオン水を洗浄剤として用いることが提案されている。しかし、このアルカリイオン水を洗浄剤として油脂などの洗浄に使用した場合、きわめて短時間にその洗浄能力が劣化してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、アルカリイオン水に、リン酸ナトリウム緩衝液等の緩衝液を混合したアルカリ系洗浄剤が下記特許文献１により提案されている。このアルカリ系洗浄剤によれば、洗浄能力を向上させることができるとともに、長期にわたり高い剥離洗浄能力を発揮することができる。
【０００４】
ところで、産業用洗浄剤は、脱フロン・エタン以来、多くのものが登場してきた。ここで、洗浄剤に求められる５大要素をまとめてみると以下のとおりである。十分な洗浄能力、環境負荷の低減、人体安全性の確保、非引火性の確保、コストの低減が５大要素である。しかし、従来、これら５大要素の全てを満足するものはなかった。
【０００５】
そこで、洗浄能力、環境負荷、人体安全性を必須項目として、非引火性もしくはコストを犠牲にして使用が続けられてきた。
【０００６】
しかし、近年機能水、特に電解水が登場し、洗浄能力が高く、その環境負荷の小さいこと、またコストメリットが大きいことから、上記５大要素を満足するもとして注目が集まり産業用洗浄剤として徐々に導入が進められている
【特許文献１】特開平１１−２１７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記電解水でも、未だに克服されていない以下の欠点がある。まず、劣化の問題である。前記電解水は、大気に触れると劣化が始まり、洗浄能力を落としていく。特に使用開始時からすぐに劣化が始まり、洗浄効果に経時変化が出る。
【０００８】
また、金属腐食の問題もある。機能水が酸、アルカリであるがゆえに、アルミニウムや真鍮、銅、鉄などの金属を腐食させるため、その使用が金属種によって限定される。すなわち、洗浄に使用する電解水（ｐｈ４以下の強酸化水／ｐｈ１０以上の強還元水）は双方とも金属を浸漬した場合、水素を発生しながら腐食を起こす。
【０００９】
これは、還元水も酸化水もそれぞれアルカリ／酸であるがゆえに、被洗浄物である金属を腐食してしまうからである。このためアルミニウムや真鍮・銅等の金属及びその化合物の洗浄は困難である。
【００１０】
この２点が、機能水が汎用的に洗浄に使用されない大きな理由の一つである。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、前記機能水としての電解水の二大欠点を克服する機能水を製造できる電解水製造装置及び電解水製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電解水製造装置は、前記課題を解決するために、産業用洗浄剤として用いる電解水を製造する電解水製造装置であって、純水を脱気する脱気槽と、前記脱気槽にて脱気された脱気水を電解する電解槽と、前記電解槽にて電解された電解水を保存する保存槽と、前記脱気槽及び保存槽から脱気のため真空を引く真空ポンプとを備える。
【００１３】
また、前記保存槽にはキレート剤混合装置が備えられ、保存された電解水にキレート剤が混合されるのが好ましい。また、前記電解槽はＰｈ計を備えており、電解水のＰｈが一定値以上になると、電解水を保存槽に供給するのが好ましい。
【００１４】
また、前記保存槽は、溶存酸素濃度計を備え、保存している電解水の溶存酸素濃度を測定するのが好ましい。また、前記保存槽は、前記電解水を大気分離して保存するのが好ましい。
【００１５】
また、前記脱気槽及び保存槽は、前記電解水を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気するのが好ましい。また、前記保存槽は、攪拌手段を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る電解水製造方法は、前記課題を解決するために、産業用洗浄剤として用いる電解水を製造するための電解水製造方法であって、純水を脱気する脱気工程と、前記脱気工程にて脱気された脱気水を電解する電解工程と、前記電解工程にて電解された電解水を保存する保存工程とを備え、前記脱気工程及び保存工程は脱気のため真空ポンプから真空を引く。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機能水としての電解水の二大欠点である、大気に触れることによる劣化と、劣化による機能水の機能低下を補うための溶存気体のコントロールによる超音波効果の継続的有効性の活用を実現し、また金属腐食という課題を克服する機能水を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、機械部品、電子部品、衣類等の産業用洗浄剤として用いることのできる電解水を製造する電解水製造装置である。電解水としては、アルカリ水、酸化水を製造することができる。
【００１９】
図１は電解水製造装置の構成図である。図１に示すように、電解水製造装置は、純水供給装置１と、脱気槽２と、真空ポンプ３と、電解槽４と、保存槽（Ａ）５と、保存槽（Ｂ）６とを備える。
【００２０】
純水供給装置１は、市水をイオン交換膜１ａを用いて純水にし、バルブ７に供給する。なお、原水の処理については、イオン交換膜１ａを用いて原水に含まれるミネラル分を極力除去することによって行われるが、蒸留、ＲＯ膜を使用してもよい。これは一般的に純水・超純水を製造する技術と同等である。
【００２１】
脱気槽２は、純水供給装置１からバルブ７を介して供給された純水を脱気する。真空バルブ８を開け、真空ポンプ３から徐々に真空を引く。脱気槽２には、リーク弁１４が設けられる。また、溶存酸素計１５も装着されている。さらに、ドレイン１６も設けられている。脱気槽２は、脱気水をバルブ２０を介してポンプ２１により電解槽４に供給する。
【００２２】
真空ポンプ３は、脱気槽２内の純水、保存槽（Ａ）５の機能水、保存槽（Ｂ）６の機能水から脱気を行うために、脱気槽２、保存槽（Ａ）５、保存槽（Ｂ）６に真空を引く。
【００２３】
電解槽４は、脱気槽２からの脱気水と電解質１９を導入し、電解を開始する。Ｐｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂにてそれぞれの機能水のＰｈを検出し、一定値になったら、保存槽（Ａ）５へバルブ１７を介して機能水を、また保存槽（Ｂ）６へバルブ１８を介して機能水を送る。電解槽４にはドレイン２２も設けられている。
【００２４】
保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６は、電解槽４からの機能水を保存する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、キレート剤混合装置（Ａ）１０及びキレート剤混合装置（Ｂ）１１からキレート剤が投入される。キレート剤としては、食品添加物として安全性が保証されている、グリコン酸カリウム、グリコン酸ナトリウムを使用できる。
【００２５】
また、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、保存している機能水を混合するための混合装置２３及び混合装置２４が備えられている。また、保存している機能水の溶存酸素を計測する溶存酸素計２５及び溶存酸素計２６も設けられている。また、バルブ２７及びバルブ２８、ドレイン２９及びドレイン３０、さらにはリーク弁３１及びリーク弁３２も設けられている。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の真空は真空バルブ（Ａ）１２及び真空バルブ（Ｂ）１３を介して真空ポンプ３により引かれる。通常、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６内は真空にて保管される。
【００２６】
次に、電解水製造装置の動作について説明する。図２は電解水製造装置の概略的な処理手順を示すフローチャートである。図３は脱気槽２における純水の脱気処理を示すフローチャートである。図４は電解槽４における電解処理を示すフローチャートである。図５は保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６における保存処理を示すフローチャートである。
【００２７】
先ず、電解水製造装置は、図１のステップＳ１にて脱気槽２を用いて純水の脱気を行う。純水は、純水供給装置１にて市水をイオン交換膜１ａを用いて製造されたものであり、バルブ７を介して脱気槽２に供給される。このステップＳ１における純水の脱気の詳細は以下のとおりである。図３におけるステップＳ１１にて、イオン交換膜２ａを有する純水供給装置１からバルブ７を介して脱気槽２へ純水を導入する。ステップＳ１２にて、脱気槽２に導入された純水が定量に達したらバルブ３７閉じる。ステップＳ１３にて真空バルブ８を開け、真空ポンプ３を使って脱気槽２の真空を徐々に引く。一定時間真空を引いた後、ステップＳ１４にて真空バルブ８を閉じる。この図３に示した純水の脱気が終了すると、図２に示すステップＳ２の電解処理に移行する。
【００２８】
図２のステップＳ２では、脱気槽２からバルブ２０を介してポンプ２１により電解槽４に供給された脱気水を電解する。このステップＳ２における電解処理の詳細は以下のとおりである。図４におけるステップＳ２１にて脱気槽２のリーク弁１４を開ける。ステップＳ２２にてバルブ２０を開け、ポンプ２１を稼動させ、電解槽４へ脱気水と電解質１９を導入する。ステップＳ２３にてＰｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂを用いてＰｈの検出を開始し、ステップＳ２４にてポンプ２１を停止する。ステップＳ２５では電解槽４における電解を開始する。ステップＳ２６では、Ｐｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂが一定値以上になったか否かをチェックする。このステップＳ２６にてＰｈ値が一定値以上になったと判定すると、ステップＳ２７に進み、バルブ１７及びバルブ１８を開け、ポンプ２１を稼動し、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６へ機能水を送る。次に、ステップＳ２８にて、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達したか否かをチェックする。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達したと判断すると、ステップＳ２８に進み、電解を中止し、ポンプ２１を止め、バルブ２０、バルブ１７及びバルブ１８を閉じる。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達するまで、上記各ステップは繰り返される。この図４に示した電解処理が終了すると、図２に示すステップＳ３のキレート剤の混合処理に移行する。
【００２９】
図２のステップＳ３では、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６に蓄えられた電解水にキレート剤混合装置１０及びキレート剤混合装置１１からキレート剤を混合処理する。このステップＳ３におけるキレート剤の混合処理の詳細は以下のとおりである。キレート剤としては、前述したように、食品添加物として安全性が保証されている、グリコン酸カリウム、グリコン酸ナトリウムを使用できる。図５に示すように、ステップＳ３１にて、キレート剤混合装置１１、１２からキレート剤を投入する。ステップＳ３２にて混合装置２３及び混合装置２４を稼動する。ステップＳ３３にて真空バルブ１２及び真空バルブ１３を開け真空ポンプ３を用いて、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の真空を引く。ステップＳ３４にて一定時間真空を引き、溶存酸素濃度計２５及び溶存酸素濃度計２６が2ppm以下になったら真空バルブ１２及び真空バルブ１３を閉じる。そして、ステップＳ３５にて通常は機能水を真空内で保管し、使用する場合は、リーク弁３１及びリーク弁３２を開け、バルブ２７及びバルブ２７を開ける。
【００３０】
以上に、図２〜図５を用いて電解水製造装置の動作について説明した。さらに、以下では、電解水製造装置の周辺技術、あるいは変形例について説明する。
【００３１】
図２のステップＳ１における純水の脱気処理前には、原水を処理し純水を製造する必要があった。これは、前述したように、純水の製造と同じである。蒸留、ＲＯ膜、イオン交換膜を使用し、原水に含まれるミネラル分を極力除去する。また、図３に示した脱気槽２における脱気処理の開始には、真空ポンプ３を使うほか、超音波を使う方法、スプレー噴射、イオン交換膜を使う方法や、攪拌による方法もある。さらに、上記の内容に加え、加温、冷却によりこの脱気を効率的に行うようにしてもよい。もしくは共用されたもので構成され、原水から金属イオン・ミネラル分を除去した水の溶存酸素を２ｐｐｍ以下，好ましくは０．５ｐｐｍ以下に保つのが望ましい。
【００３２】
さらに、図３に示した脱気槽２の脱気処理方法や、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の脱気処理方法には、以下の技術を用いてもよい。例えば、真空ポンプ３で脱気槽２を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気する。好ましくはこれを加温する。温度は８０℃±２０℃が好ましい。加温しながら脱気槽２、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６にて脱気を行う。脱気プロセスは１時間以上、好ましくは３時間以上、加温後、室温になるまで行う。室温に戻した後、好ましくは４℃±５℃、さらに好ましくは４℃±２℃となるように温度制御をかける。これを１時間以上、好ましくは１２時間以上をかけ攪拌しながら脱気する。
【００３３】
次に、保存槽の溶存酸素濃度の管理について、図６を参照しながら説明する。図６は、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の詳細な断面図である。ここでは、保存槽（Ａ）５を例に説明する。内部には、電解水を大気隔離したまま保管するために、水面の上下に応じて可動な内蓋である大気隔離用フロート蓋４１を、二本の蓋ガイド４２ａ及び蓋ガイド４２ｂによって上下に導かれるようにフロートさせておく。この大気隔離用フロート蓋４１により、保存槽５への溶存酸素を最小に抑え、電解後の安定化と溶存酸素濃度を一定以下に保つ。また大気隔離されることにより、機能水の劣化を防止する。蓋ガイドは一本でも構わない。また、内部には、前記混合装置２３として用いられる攪拌用ノズル４３が底部に設けられる。さらに、保存槽５には図１に示した溶存酸素濃度計２６を入れ、これがある一定値を超えないよう前段の溶存酸素除去装置へ常時フィードバックをかけ、これを制御する。
【００３４】
電解中は脱気槽２、保存槽５及び６、電解槽４とも大気となる。機能水の性能は大気隔離に大きく影響されるため、特に保存槽５及び６の構造は、上述したように内蓋を入れることが重要である。また、内部には循環攪拌構造を持ち、脱気を促進する。さらに、キレート剤の混合を促進するための攪拌構造を持つ。
【００３５】
基本的な動作について、図６を参照して説明する。キレート剤混合装置１０からキレート剤を混入しながら、真空を引き排出用バルブ２７を閉め、循環用バルブ４５を開け、ポンプ４４を稼動させる。吸い出された電解水は、攪拌ノズル４３から壁面４６に当てて上部へ向かい、大気隔離用フロート蓋４１に当たってポンプ吸い込み口４７へと循環する。これを１時間以上,好ましくは１２時間以上循環させる。
【００３６】
また、保存槽５での脱気と安定化のため、以下の処理を行うのが好ましい。電解水の性能を保持するため、前述した脱気槽２にて行った方法で再度脱気を行う。このとき、強制攪拌も同時に併用するのが好ましい。また、大気隔離用フロート蓋４１により大気隔離したまま機能水を保管する。
【００３７】
なお、脱気槽２／保存槽５及び６の構成の変形例を以下に示す。保存槽５及び６内蓋の種類としては、例えば五右衛門風呂のように水面全体に蓋が浮かぶ構造のものとしてもよい。また、蓋の替わりとして図７に示すように細かいプラスチックボール４８（丸、四角形、六角形等）を浮かべた構造でもよい。さらに、揮発性のない比重が軽い液体（例えば油）などを一定以上浮かべた構造でも可能である。
【００３８】
また、攪拌構造としては、排出ポンプを同時に循環ポンプとして使用してもよい。特に循環側は溶存期待の排出を促進するために、ノズルを細くして圧力を高めて内部を攪拌しやすくする構造とするのが好ましい。また、内部にフィンを取り付け、回転により攪拌する構造としてもよい。
【００３９】
以上に説明したように、本発明の電解水製造装置は、脱気及び大気隔離を十分考えた構造の脱気槽２、保存槽５及び６を構成要件としているので、原水を脱気、製造後の電解水もこれを脱気して大気隔離できる。このため、産業用洗浄剤としての機能（Ｐｈ）が大気開放してもより長い時間保たれるようになった。通常のアルカリ溶剤に比して、約０．７倍の劣化速度を得ることができた。
【００４０】
ここで、脱気の効果を立証するための脱気試験と再吸収について説明する。真空脱気における脱気時間と再吸収についての検証を行った。約２０リットルの純水（溶存酸素濃度7.6ppm前後）を入れて脱気槽２にて排気する。排気は手動弁により排気スピードを変えられるようにする。早く真空を引くか、ゆっくり引くかの違いを見る。
【００４１】
方法としては、排気時間を、３０分、１時間、３時間、６時間、２４時間とし、各々排気後すぐに大気開放する。予備実験としてどのくらいの排気スピードで最終溶存酸素濃度が0.5ppmとなるかを表１に示すように手動弁の位置を確認して測定していある。
【表１】
【００４２】
脱気時間を３０分にした場合、溶存酸素濃度は0.57ppmであった。１時間では0.52ppm、３時間では0.48ppm、６時間では0.51ppm、２４時間では0.47ppmであった。
【００４３】
各々脱気後すぐに大気開放した結果、脱気時間と再吸収の相関があった。室温22.7℃で、0.5h〜24h脱気後、すぐに大気開放した。脱気は、表１のように脱気能力を調整し、0.5ppm近傍となるように調整した。大気解放後の時間経過に対する酸素再吸収濃度は、表２のようになった。
【表２】
【００４４】
表２をグラフ化したものが図８である。図８にあった横軸は経過時間、縦軸は溶存酸素量[ppm]である。
【００４５】
脱気時間が0.5hの場合、１０分後には2.42ppm、６０分後には5.66ppm、３時間後には7.1ppm、６時間後には7.43ppm、１２時間後には7.62ppm、２４時間後には7.58ppmになった。脱気時間が1h、3h、6hの場合は、0.5hの場合よりも各経過時間にあって酸素の再吸収量は少ないが、６時間を経過するとほぼ元の溶存酸素量と同じになっている。
【００４６】
つまり、以上に説明したことから、排気時間が短いほど再吸収時間も短くなるのが分かる。６時間排気までは６時間後にほぼ元の溶存酸素量に戻っている。２４時間引いたものは１２間以上かかって元にもどってくるのが分かった。つまり、ゆっくりと２４時間以上排気すれば、溶存酸素の再吸収はかなりの時間防ぐことができる。さらに、水温を下げて４℃近傍にすれば、更に良い結果となることも分かっている。
【００４７】
次に、脱気試験と再吸収の特性についてさらに考察する。脱気方法として、脱気槽２による時間差方式を採用した場合である。0.5ppmになる時間を排気能力により調整した。この理由は、実験の結果、排気スピードとＯ２の再吸収には相関が見られるためであり、排気と同時に再吸収時間を確認した。
【００４８】
使用した水は、純水を１日放置したものであり、初期溶存酸素は23℃でほぼ7.7ppm程度である。脱気条件は、ＤＯ水（１）については、脱気３０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。ＤＯ水（２）については、脱気６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。ＤＯ水（３）については、脱気３６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。電解水については、脱気３６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。
【００４９】
表３に時間経過に対する溶存酸素量の変化を示す。また、図９は表３をグラフ化した図である。
【表３】
【００５０】
ＤＯ水（１）、ＤＯ水（２）は、６０分経過後には2ppmを超え、６時間経過後には7ppmを超え、１２時間経過時には元の溶存酸素量に近い値となる。ＤＯ水（３）は、ＤＯ水（１）、ＤＯ水（２）に比較して各時間経過時に酸素吸収量は少ないものの、やはり１２時間経過時には元の溶存酸素量に近い値となる。本発明の電解水製造装置によって製造した電解水は、６時間経過時で2.01ppmになる。他の水が7ppmであることから考えると、溶存酸素量の再吸収がいかに少ないかがわかる。さらに、２４時間経過、２日、３日、４日、５日経過しても、溶存酸素量は2ppm前後を維持している。
【００５１】
以上まとめると、脱気時間と再吸収には相関があることが判明した。早く真空を引いたものは、早く再吸収が始まることが分かる。これは前述したように保管せずすぐに大気開放したものとは同様ではないが、同じような傾向にあることが分かった。また、本発明の電解水製造装置により電解した機能水は約６０分で1.15ppm、６時間で2ppm近傍に達するが、これ以降は2ppm前後を行ったり来たりして安定している。これにより本発明の電解水製造装置は、溶存酸素量を低いまま保つことができる電解水を製造することができる。産業用洗浄剤としては、電解水の製造時に従来問題となっていた劣化の問題を解決することができた。このように、本発明の電解水製造装置によって製造した電解水では、溶存酸素量が低いまま保たれ、超音波の効果が持続できるようになった。脱気保管による効果で、溶剤気体（特に溶存酸素）が少なくなり、超音波洗浄の効果を大きく高めることができる。通常の脱気では、すぐに溶存気体濃度は元に戻るが、この方法で製造された機能水は１０日間以上大気開放しても溶存酸素濃度はほとんど変化しない。2ppm→3ppm程度である。通常は、表３及び図９に示したように数時間で８〜１０ｐｐｍに戻る。
【００５２】
次に、溶存酸素と超音波強度の関係を以下に示す。超音波洗浄において、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水（脱気水）は洗浄効率を向上する。通常の水道水には、酸素ガスが８mg／ｌ（リットル）、窒素ガスが約13mg／ｌ水に溶けた状態で含まれている。超音波洗浄において、水中に含まれているこれらの溶存気体が超音波を減衰、散乱させ、洗浄効率を低下させる。
【００５３】
本発明にかかる電解水製造装置にて製造した電解水であれば、水中の溶存酸素濃度を0.5mg／ｌに脱気することができるので、通常の水道水（酸素ガスが7mg／ｌ）に比較し、高い音圧測定結果を得ることができる。
【００５４】
図１０と図１１は、その結果を示す特性図である。図１０は、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水（脱気水）が、通常の水道水に比較して、超音波洗浄時に高い洗浄能力を発揮することを示す。発振周波数28kHzの場合には、約５倍の音圧測定結果を示しており、約５倍の洗浄能力を備えると考えてよい。また、発振周波数45KHzの場合でも、約2.5倍の洗浄能力を備えると考えることができる。図１１は横軸に溶存酸素濃度を縦軸に水中の音圧をとった特性図である。溶存酸素濃度が0.5mg/ｌであれば発振周波数28KHzの場合、約99(dB)の音圧を得られるが、溶存酸素濃度が7mg／ｌでは約20(dB)の音圧しか得られない。また、発振周波数45KHzの場合、溶存酸素濃度が0.5mg/ｌであれば約104(dB)の音圧を得られるが、溶存酸素濃度が7mg／ｌでは約95(dB)の音圧しか得られない。
【００５５】
以上に説明したように、本発明による電解水製造装置により製造した電解水は、溶存酸素量の変化が小さく、超音波の効果が持続できる。つまり、脱気持続力が洗浄性能（洗浄能力の時間的均一性）に大きな効果がある。すなわちＰｈが劣化しても、超音波の性能が大きく寄与できるため、使用開始直後と時間を経た洗浄性能に大きな差が出ないことが分かる。
【００５６】
また、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水によれば、被洗浄金属を選ばない。従来、洗浄に使用した機能水は、その性質上、強酸・強アルカリに偏っており、これが洗浄における金属種を限定させる要因であった。この理由は、装置内にキレート剤を混合できる機能は付加されていない。これは機能水への添加物、特にキレート剤は場合によっては機能水の持つ機能をおとしてしまうこととなり、これを混合し、安定化させる技術がなかった。
【００５７】
本発明によれば、キレート剤の混合と安定化により、酸化／還元双方の機能水に金属を最低１時間、最長では１２時間以上浸漬しても金属が腐食することはないため、被洗浄金属種を選ばない。この結果、機能水の弱点を補強し、ハイドロカーボン系やフッ素系、中性界面活性剤と同様に、ほとんどの金属種を洗浄できるようになった。
【００５８】
本発明による電解水製造装置にて製造した機能水としての電解水に関する腐食試験について説明する。この電解水は、Ｐｈが12.3あるにもかかわらず、金属腐食はいたって小さい。通常、洗浄剤として使用するアルカリ性洗浄剤はＮａＣＬやＫＣＯ３を電解して作る電解水（ＮａＯＨやＫＯＨに近いもの）も当然ながら金属腐食を起こす。この性能差を比較試験してみた。
【００５９】
方法は、ＮａＯＨ，電解（１）（他社製）、電解水（２）（他社製）、機能水（１）、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水である機能水（２）という５種類の液体に金属（アルミニウム、真鍮、銅、アルミフォイル）を浸漬させ、その変化を見た。特に、アルミニウムについては、その溶解量を測定した。溶液は、それぞれ150ccをビーカーに入れ、金属の変化を見た。また、アルミフォイルは２ｃｍ２（約6.5mg）を浸漬し、その経時変化量をマイクロ天秤で測定した。
【００６０】
なお、５種類の液体の性質は以下のとおりである。ＮａＯＨはＰｈが12.1（約0.09規定），電解水（１）はＰｈが12.3であり、他社製で、ＮａＣＬを電解したものである。ＮａＯＨとＮａＣＬとの混合物のようなものである。電解水（２）は、Ｐｈが12.3であり、他社製で、Ｋ２ＣＯ３（炭酸カリウム）を電解したものである。ほぼＫＯＨとなっている。機能水（１）はＰｈが12.3であり、機能水Ａ、キレート剤を含んでいない。また、本発明の電解水製造装置にて製造した機能水（２）はＰｈが12.3であり、機能水Ｂ、キレート剤を含んでいる。
【００６１】
腐食試験の結果、アルミニウムに関して表４、真鍮に関して表５、銅に関して表６及びアルミフォイルに関して表７が得られた。
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【００６２】
いずれの金属にあっても、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水としての機能水（２）に浸したものは、ほとんど金属腐食を起こさないことが分かる。
【００６３】
また、図１２には、アルミニウムの溶解試験の特性を示す。横軸は時間経過を縦軸はＰｈを示す。以上から、ＮａＯＨ（0.09規定）と単なる電解水の金属腐食には大差がないことがわかる。また、機能水Ａは金属腐食はあるものの、通常の洗浄（せいぜい１０分間程度）には特に問題がないが、金属腐食に敏感なもの、例えばレーザプリンタのポリゴンミラーなどの洗浄には、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水である機能水Ｂが適していることがわかる。Ｐｈは単に水素イオン濃度を示す指標である。
【００６４】
以上に説明した実験結果などをまとめると、本発明は以下の点で特徴があることがわかる。電解の前後に、原水及び酸化・還元水を脱気する構造を持つ。また、電解水の製造中に大気から極力隔離できる構造を持つ。また、電解水の製造後に真空を引ける構造を持つ。また、電解水を製造する装置にキレート剤を混合する構造を持つ。
【００６５】
なお、キレート剤の混合について説明する。機能水の保存槽でキレート剤を混合するが、このとき、槽内をゆっくりと攪拌し、徐々に混合して溶解均一性を保つのが好ましい。この混合方法として真空を引きながら、ポンプによる循環、スクリューによる回転循環、ノズルによる壁面への吹き付け循環など強制攪拌を行うことが望ましい。
【００６６】
また、図４に示した電解処理についてさらに詳細に説明する。脱気水を電解槽に挿入する間に、電解質を混合しＰｈが１０±０．５となるようにＰｈ計で制御する。電解槽で電解を開始し、Ｐｈが１２．３±０．５となるよう送流ポンプに制御をかける。電解した酸化／還元水をそれぞれの酸化／還元水保存槽へ導入する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】電解水製造装置の構成図である。
【図２】電解水製造装置の概略的な処理手順を示すフローチャートである。
【図３】純水の脱気処理を示すフローチャートである。
【図４】電解処理を示すフローチャートである。
【図５】保存槽における保存処理を示すフローチャートである。
【図６】保存槽の詳細な断面図である。
【図７】保存槽の他の例の断面図である。
【図８】大気解放後の時間経過に対する酸素再吸収濃度の特性図である。
【図９】時間経過に対する溶存酸素量の変化を示す特製図である。
【図１０】溶存酸素と超音波強度の関係を示す特性図である。
【図１１】溶存酸素と超音波強度の関係を示す特性図である。
【図１２】アルミニウムの溶解試験の特性図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 純水供給装置
２ 脱気槽
３ 真空ポンプ
４ 電解槽
５ 保存槽（Ａ）
６ 保存槽（Ｂ）
１０ キレート剤混合装置
１１ キレート剤混合装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用洗浄剤として使用できる電解水を製造する電解水製造装置及び電解水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品、電子部品、衣類等の産業用洗浄剤として、環境汚染、可燃性、或いは水との分離性を考慮してアルカリイオン水を洗浄剤として用いることが提案されている。しかし、このアルカリイオン水を洗浄剤として油脂などの洗浄に使用した場合、きわめて短時間にその洗浄能力が劣化してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、アルカリイオン水に、リン酸ナトリウム緩衝液等の緩衝液を混合したアルカリ系洗浄剤が下記特許文献１により提案されている。このアルカリ系洗浄剤によれば、洗浄能力を向上させることができるとともに、長期にわたり高い剥離洗浄能力を発揮することができる。
【０００４】
ところで、産業用洗浄剤は、脱フロン・エタン以来、多くのものが登場してきた。ここで、洗浄剤に求められる５大要素をまとめてみると以下のとおりである。十分な洗浄能力、環境負荷の低減、人体安全性の確保、非引火性の確保、コストの低減が５大要素である。しかし、従来、これら５大要素の全てを満足するものはなかった。
【０００５】
そこで、洗浄能力、環境負荷、人体安全性を必須項目として、非引火性もしくはコストを犠牲にして使用が続けられてきた。
【０００６】
しかし、近年機能水、特に電解水が登場し、洗浄能力が高く、その環境負荷の小さいこと、またコストメリットが大きいことから、上記５大要素を満足するもとして注目が集まり産業用洗浄剤として徐々に導入が進められている
【特許文献１】特開平１１−２１７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記電解水でも、未だに克服されていない以下の欠点がある。まず、劣化の問題である。前記電解水は、大気に触れると劣化が始まり、洗浄能力を落としていく。特に使用開始時からすぐに劣化が始まり、洗浄効果に経時変化が出る。
【０００８】
また、金属腐食の問題もある。機能水が酸、アルカリであるがゆえに、アルミニウムや真鍮、銅、鉄などの金属を腐食させるため、その使用が金属種によって限定される。すなわち、洗浄に使用する電解水（ｐｈ４以下の強酸化水／ｐｈ１０以上の強還元水）は双方とも金属を浸漬した場合、水素を発生しながら腐食を起こす。
【０００９】
これは、還元水も酸化水もそれぞれアルカリ／酸であるがゆえに、被洗浄物である金属を腐食してしまうからである。このためアルミニウムや真鍮・銅等の金属及びその化合物の洗浄は困難である。
【００１０】
この２点が、機能水が汎用的に洗浄に使用されない大きな理由の一つである。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、前記機能水としての電解水の二大欠点を克服する機能水を製造できる電解水製造装置及び電解水製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電解水製造装置は、前記課題を解決するために、産業用洗浄剤として用いる電解水を製造する電解水製造装置であって、純水を脱気する脱気槽と、前記脱気槽にて脱気された脱気水を電解する電解槽と、前記電解槽にて電解された電解水を保存する保存槽と、前記脱気槽及び保存槽から脱気のため真空を引く真空ポンプとを備える。
【００１３】
また、前記保存槽にはキレート剤混合装置が備えられ、保存された電解水にキレート剤が混合されるのが好ましい。また、前記電解槽はＰｈ計を備えており、電解水のＰｈが一定値以上になると、電解水を保存槽に供給するのが好ましい。
【００１４】
また、前記保存槽は、溶存酸素濃度計を備え、保存している電解水の溶存酸素濃度を測定するのが好ましい。また、前記保存槽は、前記電解水を大気分離して保存するのが好ましい。
【００１５】
また、前記脱気槽及び保存槽は、前記電解水を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気するのが好ましい。また、前記保存槽は、攪拌手段を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る電解水製造方法は、前記課題を解決するために、産業用洗浄剤として用いる電解水を製造するための電解水製造方法であって、純水を脱気する脱気工程と、前記脱気工程にて脱気された脱気水を電解する電解工程と、前記電解工程にて電解された電解水を保存する保存工程とを備え、前記脱気工程及び保存工程は脱気のため真空ポンプから真空を引く。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機能水としての電解水の二大欠点である、大気に触れることによる劣化と、劣化による機能水の機能低下を補うための溶存気体のコントロールによる超音波効果の継続的有効性の活用を実現し、また金属腐食という課題を克服する機能水を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、機械部品、電子部品、衣類等の産業用洗浄剤として用いることのできる電解水を製造する電解水製造装置である。電解水としては、アルカリ水、酸化水を製造することができる。
【００１９】
図１は電解水製造装置の構成図である。図１に示すように、電解水製造装置は、純水供給装置１と、脱気槽２と、真空ポンプ３と、電解槽４と、保存槽（Ａ）５と、保存槽（Ｂ）６とを備える。
【００２０】
純水供給装置１は、市水をイオン交換膜１ａを用いて純水にし、バルブ７に供給する。なお、原水の処理については、イオン交換膜１ａを用いて原水に含まれるミネラル分を極力除去することによって行われるが、蒸留、ＲＯ膜を使用してもよい。これは一般的に純水・超純水を製造する技術と同等である。
【００２１】
脱気槽２は、純水供給装置１からバルブ７を介して供給された純水を脱気する。真空バルブ８を開け、真空ポンプ３から徐々に真空を引く。脱気槽２には、リーク弁１４が設けられる。また、溶存酸素計１５も装着されている。さらに、ドレイン１６も設けられている。脱気槽２は、脱気水をバルブ２０を介してポンプ２１により電解槽４に供給する。
【００２２】
真空ポンプ３は、脱気槽２内の純水、保存槽（Ａ）５の機能水、保存槽（Ｂ）６の機能水から脱気を行うために、脱気槽２、保存槽（Ａ）５、保存槽（Ｂ）６に真空を引く。
【００２３】
電解槽４は、脱気槽２からの脱気水と電解質１９を導入し、電解を開始する。Ｐｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂにてそれぞれの機能水のＰｈを検出し、一定値になったら、保存槽（Ａ）５へバルブ１７を介して機能水を、また保存槽（Ｂ）６へバルブ１８を介して機能水を送る。電解槽４にはドレイン２２も設けられている。
【００２４】
保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６は、電解槽４からの機能水を保存する。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、キレート剤混合装置（Ａ）１０及びキレート剤混合装置（Ｂ）１１からキレート剤が投入される。キレート剤としては、食品添加物として安全性が保証されている、グリコン酸カリウム、グリコン酸ナトリウムを使用できる。
【００２５】
また、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６には、保存している機能水を混合するための混合装置２３及び混合装置２４が備えられている。また、保存している機能水の溶存酸素を計測する溶存酸素計２５及び溶存酸素計２６も設けられている。また、バルブ２７及びバルブ２８、ドレイン２９及びドレイン３０、さらにはリーク弁３１及びリーク弁３２も設けられている。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の真空は真空バルブ（Ａ）１２及び真空バルブ（Ｂ）１３を介して真空ポンプ３により引かれる。通常、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６内は真空にて保管される。
【００２６】
次に、電解水製造装置の動作について説明する。図２は電解水製造装置の概略的な処理手順を示すフローチャートである。図３は脱気槽２における純水の脱気処理を示すフローチャートである。図４は電解槽４における電解処理を示すフローチャートである。図５は保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６における保存処理を示すフローチャートである。
【００２７】
先ず、電解水製造装置は、図１のステップＳ１にて脱気槽２を用いて純水の脱気を行う。純水は、純水供給装置１にて市水をイオン交換膜１ａを用いて製造されたものであり、バルブ７を介して脱気槽２に供給される。このステップＳ１における純水の脱気の詳細は以下のとおりである。図３におけるステップＳ１１にて、イオン交換膜２ａを有する純水供給装置１からバルブ７を介して脱気槽２へ純水を導入する。ステップＳ１２にて、脱気槽２に導入された純水が定量に達したらバルブ３７閉じる。ステップＳ１３にて真空バルブ８を開け、真空ポンプ３を使って脱気槽２の真空を徐々に引く。一定時間真空を引いた後、ステップＳ１４にて真空バルブ８を閉じる。この図３に示した純水の脱気が終了すると、図２に示すステップＳ２の電解処理に移行する。
【００２８】
図２のステップＳ２では、脱気槽２からバルブ２０を介してポンプ２１により電解槽４に供給された脱気水を電解する。このステップＳ２における電解処理の詳細は以下のとおりである。図４におけるステップＳ２１にて脱気槽２のリーク弁１４を開ける。ステップＳ２２にてバルブ２０を開け、ポンプ２１を稼動させ、電解槽４へ脱気水と電解質１９を導入する。ステップＳ２３にてＰｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂを用いてＰｈの検出を開始し、ステップＳ２４にてポンプ２１を停止する。ステップＳ２５では電解槽４における電解を開始する。ステップＳ２６では、Ｐｈ計９ａ及びＰｈ計９ｂが一定値以上になったか否かをチェックする。このステップＳ２６にてＰｈ値が一定値以上になったと判定すると、ステップＳ２７に進み、バルブ１７及びバルブ１８を開け、ポンプ２１を稼動し、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６へ機能水を送る。次に、ステップＳ２８にて、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達したか否かをチェックする。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達したと判断すると、ステップＳ２８に進み、電解を中止し、ポンプ２１を止め、バルブ２０、バルブ１７及びバルブ１８を閉じる。保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６が規定値に達するまで、上記各ステップは繰り返される。この図４に示した電解処理が終了すると、図２に示すステップＳ３のキレート剤の混合処理に移行する。
【００２９】
図２のステップＳ３では、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６に蓄えられた電解水にキレート剤混合装置１０及びキレート剤混合装置１１からキレート剤を混合処理する。このステップＳ３におけるキレート剤の混合処理の詳細は以下のとおりである。キレート剤としては、前述したように、食品添加物として安全性が保証されている、グリコン酸カリウム、グリコン酸ナトリウムを使用できる。図５に示すように、ステップＳ３１にて、キレート剤混合装置１１、１２からキレート剤を投入する。ステップＳ３２にて混合装置２３及び混合装置２４を稼動する。ステップＳ３３にて真空バルブ１２及び真空バルブ１３を開け真空ポンプ３を用いて、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の真空を引く。ステップＳ３４にて一定時間真空を引き、溶存酸素濃度計２５及び溶存酸素濃度計２６が2ppm以下になったら真空バルブ１２及び真空バルブ１３を閉じる。そして、ステップＳ３５にて通常は機能水を真空内で保管し、使用する場合は、リーク弁３１及びリーク弁３２を開け、バルブ２７及びバルブ２７を開ける。
【００３０】
以上に、図２〜図５を用いて電解水製造装置の動作について説明した。さらに、以下では、電解水製造装置の周辺技術、あるいは変形例について説明する。
【００３１】
図２のステップＳ１における純水の脱気処理前には、原水を処理し純水を製造する必要があった。これは、前述したように、純水の製造と同じである。蒸留、ＲＯ膜、イオン交換膜を使用し、原水に含まれるミネラル分を極力除去する。また、図３に示した脱気槽２における脱気処理の開始には、真空ポンプ３を使うほか、超音波を使う方法、スプレー噴射、イオン交換膜を使う方法や、攪拌による方法もある。さらに、上記の内容に加え、加温、冷却によりこの脱気を効率的に行うようにしてもよい。もしくは共用されたもので構成され、原水から金属イオン・ミネラル分を除去した水の溶存酸素を２ｐｐｍ以下，好ましくは０．５ｐｐｍ以下に保つのが望ましい。
【００３２】
さらに、図３に示した脱気槽２の脱気処理方法や、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の脱気処理方法には、以下の技術を用いてもよい。例えば、真空ポンプ３で脱気槽２を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気する。好ましくはこれを加温する。温度は８０℃±２０℃が好ましい。加温しながら脱気槽２、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６にて脱気を行う。脱気プロセスは１時間以上、好ましくは３時間以上、加温後、室温になるまで行う。室温に戻した後、好ましくは４℃±５℃、さらに好ましくは４℃±２℃となるように温度制御をかける。これを１時間以上、好ましくは１２時間以上をかけ攪拌しながら脱気する。
【００３３】
次に、保存槽の溶存酸素濃度の管理について、図６を参照しながら説明する。図６は、保存槽（Ａ）５及び保存槽（Ｂ）６の詳細な断面図である。ここでは、保存槽（Ａ）５を例に説明する。内部には、電解水を大気隔離したまま保管するために、水面の上下に応じて可動な内蓋である大気隔離用フロート蓋４１を、二本の蓋ガイド４２ａ及び蓋ガイド４２ｂによって上下に導かれるようにフロートさせておく。この大気隔離用フロート蓋４１により、保存槽５への溶存酸素を最小に抑え、電解後の安定化と溶存酸素濃度を一定以下に保つ。また大気隔離されることにより、機能水の劣化を防止する。蓋ガイドは一本でも構わない。また、内部には、前記混合装置２３として用いられる攪拌用ノズル４３が底部に設けられる。さらに、保存槽５には図１に示した溶存酸素濃度計２６を入れ、これがある一定値を超えないよう前段の溶存酸素除去装置へ常時フィードバックをかけ、これを制御する。
【００３４】
電解中は脱気槽２、保存槽５及び６、電解槽４とも大気となる。機能水の性能は大気隔離に大きく影響されるため、特に保存槽５及び６の構造は、上述したように内蓋を入れることが重要である。また、内部には循環攪拌構造を持ち、脱気を促進する。さらに、キレート剤の混合を促進するための攪拌構造を持つ。
【００３５】
基本的な動作について、図６を参照して説明する。キレート剤混合装置１０からキレート剤を混入しながら、真空を引き排出用バルブ２７を閉め、循環用バルブ４５を開け、ポンプ４４を稼動させる。吸い出された電解水は、攪拌ノズル４３から壁面４６に当てて上部へ向かい、大気隔離用フロート蓋４１に当たってポンプ吸い込み口４７へと循環する。これを１時間以上,好ましくは１２時間以上循環させる。
【００３６】
また、保存槽５での脱気と安定化のため、以下の処理を行うのが好ましい。電解水の性能を保持するため、前述した脱気槽２にて行った方法で再度脱気を行う。このとき、強制攪拌も同時に併用するのが好ましい。また、大気隔離用フロート蓋４１により大気隔離したまま機能水を保管する。
【００３７】
なお、脱気槽２／保存槽５及び６の構成の変形例を以下に示す。保存槽５及び６内蓋の種類としては、例えば五右衛門風呂のように水面全体に蓋が浮かぶ構造のものとしてもよい。また、蓋の替わりとして図７に示すように細かいプラスチックボール４８（丸、四角形、六角形等）を浮かべた構造でもよい。さらに、揮発性のない比重が軽い液体（例えば油）などを一定以上浮かべた構造でも可能である。
【００３８】
また、攪拌構造としては、排出ポンプを同時に循環ポンプとして使用してもよい。特に循環側は溶存期待の排出を促進するために、ノズルを細くして圧力を高めて内部を攪拌しやすくする構造とするのが好ましい。また、内部にフィンを取り付け、回転により攪拌する構造としてもよい。
【００３９】
以上に説明したように、本発明の電解水製造装置は、脱気及び大気隔離を十分考えた構造の脱気槽２、保存槽５及び６を構成要件としているので、原水を脱気、製造後の電解水もこれを脱気して大気隔離できる。このため、産業用洗浄剤としての機能（Ｐｈ）が大気開放してもより長い時間保たれるようになった。通常のアルカリ溶剤に比して、約０．７倍の劣化速度を得ることができた。
【００４０】
ここで、脱気の効果を立証するための脱気試験と再吸収について説明する。真空脱気における脱気時間と再吸収についての検証を行った。約２０リットルの純水（溶存酸素濃度7.6ppm前後）を入れて脱気槽２にて排気する。排気は手動弁により排気スピードを変えられるようにする。早く真空を引くか、ゆっくり引くかの違いを見る。
【００４１】
方法としては、排気時間を、３０分、１時間、３時間、６時間、２４時間とし、各々排気後すぐに大気開放する。予備実験としてどのくらいの排気スピードで最終溶存酸素濃度が0.5ppmとなるかを表１に示すように手動弁の位置を確認して測定していある。
【表１】
【００４２】
脱気時間を３０分にした場合、溶存酸素濃度は0.57ppmであった。１時間では0.52ppm、３時間では0.48ppm、６時間では0.51ppm、２４時間では0.47ppmであった。
【００４３】
各々脱気後すぐに大気開放した結果、脱気時間と再吸収の相関があった。室温22.7℃で、0.5h〜24h脱気後、すぐに大気開放した。脱気は、表１のように脱気能力を調整し、0.5ppm近傍となるように調整した。大気解放後の時間経過に対する酸素再吸収濃度は、表２のようになった。
【表２】
【００４４】
表２をグラフ化したものが図８である。図８にあった横軸は経過時間、縦軸は溶存酸素量[ppm]である。
【００４５】
脱気時間が0.5hの場合、１０分後には2.42ppm、６０分後には5.66ppm、３時間後には7.1ppm、６時間後には7.43ppm、１２時間後には7.62ppm、２４時間後には7.58ppmになった。脱気時間が1h、3h、6hの場合は、0.5hの場合よりも各経過時間にあって酸素の再吸収量は少ないが、６時間を経過するとほぼ元の溶存酸素量と同じになっている。
【００４６】
つまり、以上に説明したことから、排気時間が短いほど再吸収時間も短くなるのが分かる。６時間排気までは６時間後にほぼ元の溶存酸素量に戻っている。２４時間引いたものは１２間以上かかって元にもどってくるのが分かった。つまり、ゆっくりと２４時間以上排気すれば、溶存酸素の再吸収はかなりの時間防ぐことができる。さらに、水温を下げて４℃近傍にすれば、更に良い結果となることも分かっている。
【００４７】
次に、脱気試験と再吸収の特性についてさらに考察する。脱気方法として、脱気槽２による時間差方式を採用した場合である。0.5ppmになる時間を排気能力により調整した。この理由は、実験の結果、排気スピードとＯ２の再吸収には相関が見られるためであり、排気と同時に再吸収時間を確認した。
【００４８】
使用した水は、純水を１日放置したものであり、初期溶存酸素は23℃でほぼ7.7ppm程度である。脱気条件は、ＤＯ水（１）については、脱気３０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。ＤＯ水（２）については、脱気６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。ＤＯ水（３）については、脱気３６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。電解水については、脱気３６０分で0.5ppm、その後２４時間保管した。
【００４９】
表３に時間経過に対する溶存酸素量の変化を示す。また、図９は表３をグラフ化した図である。
【表３】
【００５０】
ＤＯ水（１）、ＤＯ水（２）は、６０分経過後には2ppmを超え、６時間経過後には7ppmを超え、１２時間経過時には元の溶存酸素量に近い値となる。ＤＯ水（３）は、ＤＯ水（１）、ＤＯ水（２）に比較して各時間経過時に酸素吸収量は少ないものの、やはり１２時間経過時には元の溶存酸素量に近い値となる。本発明の電解水製造装置によって製造した電解水は、６時間経過時で2.01ppmになる。他の水が7ppmであることから考えると、溶存酸素量の再吸収がいかに少ないかがわかる。さらに、２４時間経過、２日、３日、４日、５日経過しても、溶存酸素量は2ppm前後を維持している。
【００５１】
以上まとめると、脱気時間と再吸収には相関があることが判明した。早く真空を引いたものは、早く再吸収が始まることが分かる。これは前述したように保管せずすぐに大気開放したものとは同様ではないが、同じような傾向にあることが分かった。また、本発明の電解水製造装置により電解した機能水は約６０分で1.15ppm、６時間で2ppm近傍に達するが、これ以降は2ppm前後を行ったり来たりして安定している。これにより本発明の電解水製造装置は、溶存酸素量を低いまま保つことができる電解水を製造することができる。産業用洗浄剤としては、電解水の製造時に従来問題となっていた劣化の問題を解決することができた。このように、本発明の電解水製造装置によって製造した電解水では、溶存酸素量が低いまま保たれ、超音波の効果が持続できるようになった。脱気保管による効果で、溶剤気体（特に溶存酸素）が少なくなり、超音波洗浄の効果を大きく高めることができる。通常の脱気では、すぐに溶存気体濃度は元に戻るが、この方法で製造された機能水は１０日間以上大気開放しても溶存酸素濃度はほとんど変化しない。2ppm→3ppm程度である。通常は、表３及び図９に示したように数時間で８〜１０ｐｐｍに戻る。
【００５２】
次に、溶存酸素と超音波強度の関係を以下に示す。超音波洗浄において、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水（脱気水）は洗浄効率を向上する。通常の水道水には、酸素ガスが８mg／ｌ（リットル）、窒素ガスが約13mg／ｌ水に溶けた状態で含まれている。超音波洗浄において、水中に含まれているこれらの溶存気体が超音波を減衰、散乱させ、洗浄効率を低下させる。
【００５３】
本発明にかかる電解水製造装置にて製造した電解水であれば、水中の溶存酸素濃度を0.5mg／ｌに脱気することができるので、通常の水道水（酸素ガスが7mg／ｌ）に比較し、高い音圧測定結果を得ることができる。
【００５４】
図１０と図１１は、その結果を示す特性図である。図１０は、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水（脱気水）が、通常の水道水に比較して、超音波洗浄時に高い洗浄能力を発揮することを示す。発振周波数28kHzの場合には、約５倍の音圧測定結果を示しており、約５倍の洗浄能力を備えると考えてよい。また、発振周波数45KHzの場合でも、約2.5倍の洗浄能力を備えると考えることができる。図１１は横軸に溶存酸素濃度を縦軸に水中の音圧をとった特性図である。溶存酸素濃度が0.5mg/ｌであれば発振周波数28KHzの場合、約99(dB)の音圧を得られるが、溶存酸素濃度が7mg／ｌでは約20(dB)の音圧しか得られない。また、発振周波数45KHzの場合、溶存酸素濃度が0.5mg/ｌであれば約104(dB)の音圧を得られるが、溶存酸素濃度が7mg／ｌでは約95(dB)の音圧しか得られない。
【００５５】
以上に説明したように、本発明による電解水製造装置により製造した電解水は、溶存酸素量の変化が小さく、超音波の効果が持続できる。つまり、脱気持続力が洗浄性能（洗浄能力の時間的均一性）に大きな効果がある。すなわちＰｈが劣化しても、超音波の性能が大きく寄与できるため、使用開始直後と時間を経た洗浄性能に大きな差が出ないことが分かる。
【００５６】
また、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水によれば、被洗浄金属を選ばない。従来、洗浄に使用した機能水は、その性質上、強酸・強アルカリに偏っており、これが洗浄における金属種を限定させる要因であった。この理由は、装置内にキレート剤を混合できる機能は付加されていない。これは機能水への添加物、特にキレート剤は場合によっては機能水の持つ機能をおとしてしまうこととなり、これを混合し、安定化させる技術がなかった。
【００５７】
本発明によれば、キレート剤の混合と安定化により、酸化／還元双方の機能水に金属を最低１時間、最長では１２時間以上浸漬しても金属が腐食することはないため、被洗浄金属種を選ばない。この結果、機能水の弱点を補強し、ハイドロカーボン系やフッ素系、中性界面活性剤と同様に、ほとんどの金属種を洗浄できるようになった。
【００５８】
本発明による電解水製造装置にて製造した機能水としての電解水に関する腐食試験について説明する。この電解水は、Ｐｈが12.3あるにもかかわらず、金属腐食はいたって小さい。通常、洗浄剤として使用するアルカリ性洗浄剤はＮａＣＬやＫＣＯ３を電解して作る電解水（ＮａＯＨやＫＯＨに近いもの）も当然ながら金属腐食を起こす。この性能差を比較試験してみた。
【００５９】
方法は、ＮａＯＨ，電解（１）（他社製）、電解水（２）（他社製）、機能水（１）、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水である機能水（２）という５種類の液体に金属（アルミニウム、真鍮、銅、アルミフォイル）を浸漬させ、その変化を見た。特に、アルミニウムについては、その溶解量を測定した。溶液は、それぞれ150ccをビーカーに入れ、金属の変化を見た。また、アルミフォイルは２ｃｍ２（約6.5mg）を浸漬し、その経時変化量をマイクロ天秤で測定した。
【００６０】
なお、５種類の液体の性質は以下のとおりである。ＮａＯＨはＰｈが12.1（約0.09規定），電解水（１）はＰｈが12.3であり、他社製で、ＮａＣＬを電解したものである。ＮａＯＨとＮａＣＬとの混合物のようなものである。電解水（２）は、Ｐｈが12.3であり、他社製で、Ｋ２ＣＯ３（炭酸カリウム）を電解したものである。ほぼＫＯＨとなっている。機能水（１）はＰｈが12.3であり、機能水Ａ、キレート剤を含んでいない。また、本発明の電解水製造装置にて製造した機能水（２）はＰｈが12.3であり、機能水Ｂ、キレート剤を含んでいる。
【００６１】
腐食試験の結果、アルミニウムに関して表４、真鍮に関して表５、銅に関して表６及びアルミフォイルに関して表７が得られた。
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【００６２】
いずれの金属にあっても、本発明の電解水製造装置にて製造した電解水としての機能水（２）に浸したものは、ほとんど金属腐食を起こさないことが分かる。
【００６３】
また、図１２には、アルミニウムの溶解試験の特性を示す。横軸は時間経過を縦軸はＰｈを示す。以上から、ＮａＯＨ（0.09規定）と単なる電解水の金属腐食には大差がないことがわかる。また、機能水Ａは金属腐食はあるものの、通常の洗浄（せいぜい１０分間程度）には特に問題がないが、金属腐食に敏感なもの、例えばレーザプリンタのポリゴンミラーなどの洗浄には、本発明の電解水製造装置によって製造された電解水である機能水Ｂが適していることがわかる。Ｐｈは単に水素イオン濃度を示す指標である。
【００６４】
以上に説明した実験結果などをまとめると、本発明は以下の点で特徴があることがわかる。電解の前後に、原水及び酸化・還元水を脱気する構造を持つ。また、電解水の製造中に大気から極力隔離できる構造を持つ。また、電解水の製造後に真空を引ける構造を持つ。また、電解水を製造する装置にキレート剤を混合する構造を持つ。
【００６５】
なお、キレート剤の混合について説明する。機能水の保存槽でキレート剤を混合するが、このとき、槽内をゆっくりと攪拌し、徐々に混合して溶解均一性を保つのが好ましい。この混合方法として真空を引きながら、ポンプによる循環、スクリューによる回転循環、ノズルによる壁面への吹き付け循環など強制攪拌を行うことが望ましい。
【００６６】
また、図４に示した電解処理についてさらに詳細に説明する。脱気水を電解槽に挿入する間に、電解質を混合しＰｈが１０±０．５となるようにＰｈ計で制御する。電解槽で電解を開始し、Ｐｈが１２．３±０．５となるよう送流ポンプに制御をかける。電解した酸化／還元水をそれぞれの酸化／還元水保存槽へ導入する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】電解水製造装置の構成図である。
【図２】電解水製造装置の概略的な処理手順を示すフローチャートである。
【図３】純水の脱気処理を示すフローチャートである。
【図４】電解処理を示すフローチャートである。
【図５】保存槽における保存処理を示すフローチャートである。
【図６】保存槽の詳細な断面図である。
【図７】保存槽の他の例の断面図である。
【図８】大気解放後の時間経過に対する酸素再吸収濃度の特性図である。
【図９】時間経過に対する溶存酸素量の変化を示す特製図である。
【図１０】溶存酸素と超音波強度の関係を示す特性図である。
【図１１】溶存酸素と超音波強度の関係を示す特性図である。
【図１２】アルミニウムの溶解試験の特性図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 純水供給装置
２ 脱気槽
３ 真空ポンプ
４ 電解槽
５ 保存槽（Ａ）
６ 保存槽（Ｂ）
１０ キレート剤混合装置
１１ キレート剤混合装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用洗浄剤として用いる電解水を製造する電解水製造装置であって、
純水を脱気する脱気槽と、
前記脱気槽にて脱気された脱気水を電解する電解槽と、
前記電解槽にて電解された電解水を保存する保存槽と、
前記脱気槽及び保存槽から脱気のため真空を引く真空ポンプと
を備えることを特徴とする電解水製造装置。
【請求項２】
前記保存槽にはキレート剤混合装置が備えられ、保存された電解水にキレート剤が混合されることを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項３】
前記電解槽はＰｈ計を備えており、電解水のＰｈが一定値以上になると、電解水を保存槽に供給することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項４】
前記保存槽は、溶存酸素濃度計を備え、保存している電解水の溶存酸素濃度を測定することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項５】
前記保存槽は、前記電解水を大気分離して保存することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項６】
前記脱気槽及び保存槽は、前記電解水を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項７】
前記保存槽は、攪拌手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項８】
産業用洗浄剤として用いる電解水を製造するための電解水製造方法であって、
純水を脱気する脱気工程と、
前記脱気工程にて脱気された脱気水を電解する電解工程と、
前記電解工程にて電解された電解水を保存する保存工程とを備え、
前記脱気工程及び保存工程は脱気のため真空ポンプから真空を引くことを特徴とする電解水製造方法。
【請求項１】
産業用洗浄剤として用いる電解水を製造する電解水製造装置であって、
純水を脱気する脱気槽と、
前記脱気槽にて脱気された脱気水を電解する電解槽と、
前記電解槽にて電解された電解水を保存する保存槽と、
前記脱気槽及び保存槽から脱気のため真空を引く真空ポンプと
を備えることを特徴とする電解水製造装置。
【請求項２】
前記保存槽にはキレート剤混合装置が備えられ、保存された電解水にキレート剤が混合されることを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項３】
前記電解槽はＰｈ計を備えており、電解水のＰｈが一定値以上になると、電解水を保存槽に供給することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項４】
前記保存槽は、溶存酸素濃度計を備え、保存している電解水の溶存酸素濃度を測定することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項５】
前記保存槽は、前記電解水を大気分離して保存することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項６】
前記脱気槽及び保存槽は、前記電解水を５０００〜１０Ｐａ以下となるよう脱気することを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項７】
前記保存槽は、攪拌手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電解水製造装置。
【請求項８】
産業用洗浄剤として用いる電解水を製造するための電解水製造方法であって、
純水を脱気する脱気工程と、
前記脱気工程にて脱気された脱気水を電解する電解工程と、
前記電解工程にて電解された電解水を保存する保存工程とを備え、
前記脱気工程及び保存工程は脱気のため真空ポンプから真空を引くことを特徴とする電解水製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−８６９７７（Ｐ２００８−８６９７７Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７４１７２（Ｐ２００６−２７４１７２）
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（５０６３３６８２１）エー・アイ・システムプロダクト株式会社 (1)
【出願人】（５０６３３６８９８）有限会社ルミックス (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（５０６３３６８２１）エー・アイ・システムプロダクト株式会社 (1)
【出願人】（５０６３３６８９８）有限会社ルミックス (1)
【Ｆターム（参考）】
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