(57)【要約】【課題】長期間にわたって殺菌力を有し、かつ、蒸発させた後の固形分の残留が低減された酸性電解水およびその製造方法、該酸性電解水を含む殺菌剤および洗浄剤、ならびに該酸性電解水を用いた殺菌方法を提供する。【解決手段】酸性電解水は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオンを含み、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオンを含み、
前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである、酸性電解水。
【請求項２】
請求項１において、
ｐＨ値が３．０以上７．０未満である、酸性電解水。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記固形分が３００ｐｐｍ以下である、酸性電解水。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムである、酸性電解水。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記アルカリ土類金属が、カルシウムまたはマグネシウムである、酸性電解水。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の酸性電解水を含む、洗浄剤。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の酸性電解水を含む、殺菌剤。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の酸性電解水を大気中に蒸発させる工程を含む、大気中に含まれる菌を殺菌する方法。
【請求項９】
有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原料酸性電解水を電気分解する工程を含む、酸性電解水の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記原料酸性電解水を電気分解する工程によって、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の酸性電解水を得る、酸性電解水の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記原料酸性電解水を電気分解する工程の前に、陰イオン交換膜を介して配置された、所定濃度の前記金属イオンを含む原水と塩素系電解水溶液とを電気分解することによって、前記原料酸性電解水を調製する工程をさらに含む、酸性電解水の製造方法。
【請求項１２】
請求項９または１０において、
前記原料酸性電解水を電気分解する工程の前に、陰イオン交換膜を介して配置された、原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、１次電解水を調製する工程と、
前記１次電解水に前記金属イオンを添加して、前記原料酸性電解水を調製する工程と、
を含む、酸性電解水の製造方法。
【請求項１３】
所定濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、原料酸性電解水を得る１次電解槽と、
前記原料酸性電解水の電気分解を行って２次電解水を得る２次電解槽と、
を含み、
前記１次電解槽は、
陽極を含む陽極室と、
陰極を含む陰極室と、
前記陽極室と前記陰極室との間に設けられた中間室と、
を含み、
前記陽極室と前記中間室との間には陰イオン交換膜が設けられ、
前記中間室と前記陰極室との間には陽イオン交換膜が設けられ、
前記金属イオンを含む前記原水が前記陽極室に導入され、
前記原水が前記陰極室に導入され、
前記塩素系電解質水溶液が前記中間室に導入され、
前記原料酸性電解水は、前記陽極室で生成される、酸性電解水の製造装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記陰極室では、前記金属イオンを含むアルカリ性水が生成され、
前記金属イオンを含む原水が前記陽極室に導入される前に、前記陰極室で生成するアルカリ性水を原水に添加する手段をさらに含む、酸性電解水の製造装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記金属イオンを含む原水が前記陽極室に導入される前に、前記金属イオンを原水に添加する手段をさらに含む、酸性電解水の製造装置。
【請求項１６】
原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、１次電解水を得る１次電解槽と、
前記１次電解水に所定の濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を添加して調製された原料酸性電解水の電気分解を行って２次電解水を得る２次電解槽と、
を含み、
前記１次電解槽は、
陽極を含む陽極室と、
陰極を含む陰極室と、
前記陽極室と前記陰極室との間に設けられた中間室と、
を含み、
前記陽極室と前記中間室との間には陰イオン交換膜が設けられ、
前記中間室と前記陰極室との間には陽イオン交換膜が設けられ、
前記原水が前記陽極室および前記陰極室に導入され、
前記塩素系電解質水溶液が前記中間室に導入され、
前記１次電解水は、前記陽極室で生成される、酸性電解水の製造装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記金属イオンを前記１次電解水に添加する手段をさらに含み、
前記添加する手段によって、前記原料酸性電解水を得る、酸性電解水の製造装置。
【請求項１８】
請求項１６において、
前記陰極室では、前記金属イオンを含むアルカリ性水が生成され、
前記原料酸性電解水を前記２次電解槽に導入する前に、前記アルカリ性水を前記１次電解水に添加する手段をさらに含み、
前記添加する手段によって、前記原料酸性電解水を得る、酸性電解水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性電解水およびその製造方法、該酸性電解水を含む殺菌剤および洗浄剤、該酸性電解水を用いた殺菌方法、ならびに酸性電解水の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸性電解水は、水と、塩化ナトリウム等の電解質の溶液を電気分解して得られる電解水である。ｐＨ値が２．７以下の酸性電解水は一般に「強酸性水」と呼ばれ、強い殺菌作用を有することが知られている（特許文献１）。しかしながら、強酸性水は通常、殺菌力の保持期間が短いため、長期間の保存が困難である。
【０００３】
また、酸性電解水は電解質を含むため、酸性電解水を蒸発させた場合、電解質が固形分として残存する。このため、例えば、酸性電解水を部材の洗浄に用いた場合、洗浄後の部材を乾燥させた後、固形分が該部材に残存することがある。
【０００４】
ところで、近年、ウイルス（例えばインフルエンザウイルス）の働きを抑えるため、加湿器の使用が一般的になっている。これに伴い、加湿器の使用時に、ウイルスの働きをより効果的に抑えることができる方法が望まれている。
【０００５】
一般に、加湿器を使用する場合は水道水が用いられる。しかしながら、水道水を加湿器に使用する場合、加湿器に含まれるフィルター等の部品に固形分（カルキ）が徐々に付着する。加湿器の性能を維持するためには、部品に付着した固形分を除去することが望ましい。しかしながら、該固形分を除去するのが面倒である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開公報第ＷＯ９６／０３８８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、長期間にわたって殺菌力を有し、かつ、蒸発させた後の固形分の残留が低減された酸性電解水およびその製造方法、該酸性電解水を含む殺菌剤および洗浄剤、酸性電解水の製造装置ならびに該酸性電解水を用いた殺菌方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、特定の電解質を使用した場合、長期間にわたって殺菌力を有し、かつ、蒸発させた後の固形分の残留を低減することができることを見出し、本発明を創出した。
【０００９】
１．本発明の一態様に係る酸性電解水は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオンを含み、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。
【００１０】
２．上記１に記載の酸性電解水は、ｐＨ値が３．０以上７．０未満であることができる。
【００１１】
３．上記１または２に記載の酸性電解水は、前記固形分が３００ｐｐｍ以下であることができる。
【００１２】
４．上記１ないし３のいずれかに記載の酸性電解水において、前記アルカリ金属が、カリウムまたはナトリウムであることができる。
【００１３】
５．上記１ないしの４いずれかに記載の酸性電解水において、前記アルカリ土類金属が、カルシウムまたはマグネシウムであることができる。
【００１４】
６．本発明の一態様に係る洗浄剤は、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水を含む。
【００１５】
７．本発明の一態様に係る殺菌剤は、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水を含む。
【００１６】
８．本発明の一態様に係る大気中に含まれる菌を殺菌する方法は、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水を大気中に蒸発させる工程を含む。
【００１７】
９．本発明の一態様に係る酸性電解水の製造方法は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原料酸性電解水を電気分解する工程を含む。
【００１８】
１０．上記９に記載の酸性電解水の製造方法において、前記原料酸性電解水を電気分解する工程によって、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水を得ることができる。
【００１９】
１１．上記９または１０に記載の酸性電解水の製造方法において、前記原料酸性電解水を電気分解する工程の前に、陰イオン交換膜を介して配置された、所定濃度の前記金属イオンを含む原水と塩素系電解水溶液とを電気分解することによって、前記原料酸性電解水を調製する工程をさらに含むことができる。
【００２０】
１２．上記９ないし１０に記載の酸性電解水の製造方法において、前記原料酸性電解水を電気分解する工程の前に、陰イオン交換膜を介して配置された、原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、１次電解水を調製する工程と、前記１次電解水に前記金属イオンを添加して、前記原料酸性電解水を調製する工程と、を含むことができる。
【００２１】
１３．本発明の一態様に係る酸性電解水の製造装置は、所定濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、原料酸性電解水を得る１次電解槽と、前記原料酸性電解水の電気分解を行って２次電解水を得る２次電解槽と、を含み、前記１次電解槽は、陽極を含む陽極室と、陰極を含む陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられた中間室と、を含み、前記陽極室と前記中間室との間には陰イオン交換膜が設けられ、前記中間室と前記陰極室との間には陽イオン交換膜が設けられ、前記金属イオンを含む原水が前記陽極室に導入され、前記原水が前記陰極室に導入され、前記塩素系電解質水溶液が前記中間室に導入され、前記原料酸性電解水は、前記陽極室で生成される。
【００２２】
１４．上記１３に記載の酸性電解水の製造装置において、前記陰極室では、前記金属イオンを含むアルカリ性水が生成され、前記金属イオンを含む原水が前記陽極室に導入される前に、前記陰極室で生成するアルカリ性水を原水に添加する手段をさらに含むことができる。
【００２３】
１５．上記１３に記載の酸性電解水の製造装置において、前記金属イオンを含む原水が前記陽極室に導入される前に、前記金属イオンを原水に添加する手段をさらに含むことができる。
【００２４】
１６．本発明の一態様に係る酸性電解水の製造装置は、原水と塩素系電解質水溶液とを電気分解することによって、１次電解水を得る１次電解槽と、前記１次電解水に所定の濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を添加して調製された原料酸性電解水の電気分解を行って２次電解水を得る２次電解槽と、を含み、前記１次電解槽は、陽極を含む陽極室と、陰極を含む陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられた中間室と、を含み、前記陽極室と前記中間室との間には陰イオン交換膜が設けられ、前記中間室と前記陰極室との間には陽イオン交換膜が設けられ、前記原水が前記陽極室および前記陰極室に導入され、前記塩素系電解質水溶液が前記中間室に導入され、前記１次電解水は、前記陽極室で生成される。
【００２５】
１７．上記１６に記載の酸性電解水の製造装置において、前記金属イオンを前記１次電解水に添加する手段をさらに含み、前記添加する手段によって、前記原料酸性電解水を得ることができる。
【００２６】
１８．上記１６に記載の酸性電解水の製造装置において、前記陰極室では、前記金属イオンを含むアルカリ性水が生成され、前記原料酸性電解水を前記２次電解槽に導入する前に、前記アルカリ性水を前記１次電解水に添加する手段をさらに含み、前記添加する手段によって、前記原料酸性電解水を得ることができる。
【００２７】
上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水によれば、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオンを含むことにより、前記金属の陽イオンの存在により、本実施形態に係る酸性電解水のｐＨ値を酸性（例えばｐＨ値３以上７以下）に導くことができるうえに、前記金属の陽イオンの存在により、電気分解による陰極での副反応を抑制することができる。これにより、ＨＣｌＯの消費を抑えることができるため、該酸性電解水の殺菌効果を増加することができる。また、酸性（例えばｐＨが３以上７以下）であることにより、長期間にわたって殺菌力を有するため、長期間の保存が可能であり、蒸発させた後の固形分の残留が低減されているため、生体への負担が少なく、安全性が高いうえに、自然環境への負担が少ない。
【００２８】
また、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水は、直射日光を避ければ遮光下で保存しなくても殺菌力が持続するため、保存が簡便である。このため、前記酸性電解水は例えば、殺菌剤または洗浄剤として好適に使用することができる。
【００２９】
また、上記８に記載の殺菌方法によれば、上記１ないし５のいずれかに記載の酸性電解水を大気中に蒸発させる工程を含むことにより、大気中に含まれる菌を効果的に殺菌することができる。
【００３０】
上記９ないし１３のいずれかに記載の酸性電解水の製造方法によれば、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下の（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含む１次電解水を電気分解する工程を含むことにより、電解効率に優れ、かつ、長期間にわたって殺菌力を有するため、長期間の保存が可能であり、蒸発させた後の固形分の残留が低減された酸性電解水を得ることができる。
【００３１】
上記１３ないし１８のいずれかに記載の酸性電解水の製造装置によれば、電解効率に優れ、かつ、長期間にわたって殺菌力を有するため、長期間の保存が可能であり、蒸発させた後の固形分の残留が低減された酸性電解水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る酸性電解水中における化学平衡式を示す。
【図２】図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る酸性電解水の製造装置を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る２次電解工程における、１次電解水の有効塩素濃度と付加電流値との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る酸性電解水中のナトリウムイオン濃度と有効塩素濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る酸性電解水中のナトリウムイオン濃度と該酸性電解水のｐＨとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る２次電解工程における、２次電解水の初期有効塩素濃度とｐＨとの関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る２次電解工程における、２次電解水の初期有効塩素濃度と有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係る酸性電解水を解放して保管した場合の有効塩素濃度の経時変化を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の一実施例に係る酸性電解水中に同じ当量にて含まれる各種電解質と該酸性電解水のｐＨとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例に係る酸性電解水中に同じ当量にて含まれる各種電解質と該酸性電解水の有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例に係る酸性電解水を用いた、大気中に含まれる菌の殺菌試験の方法を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施例に係る酸性電解水を用いた、大気中に含まれる菌の殺菌試験の結果を示すシャーレの写真である。
【図１３】図１３は、本発明の一比較例として、３質量％塩酸を電気分解した際の電解時間とｐＨおよび有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の一比較例として、希塩酸（０．００８質量％の塩酸）を電気分解した際の電解時間とｐＨおよび有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、本発明において、格別に断らない限り、「部」は「質量部」を意味する。
【００３４】
１．酸性電解水
本実施形態に係る酸性電解水は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオンを含み、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。
【００３５】
１．１．有効塩素濃度
本実施形態に係る酸性電解水は、殺菌力を発揮できる観点から、有効塩素濃度が通常１０ｐｐｍ以上であり、２０ｐｐｍ以上であることが好ましく、通常、１，０００ｐｐｍ以下である。なお、本発明において、酸性電解水中の有効塩素濃度は、市販の塩素濃度測定装置を用いて測定することができる。
【００３６】
１．２．金属イオン（アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオン）
本実施形態に係る酸性電解水に含まれる金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムが挙げられ、ナトリウムまたはカリウムであることが好ましい。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウムが挙げられ、カルシウムであることが好ましい。
【００３７】
本発明において、前記有効塩素濃度に対する前記金属イオンのモル当量比濃度とは、例えば、有効塩素濃度が１モル／Ｌである場合において、（１）該金属が１価である場合（例えば、アルカリ金属）、該金属イオンのモル濃度は１モル／Ｌであり、有効塩素濃度に対する該金属イオンのモル当量濃度の比は１であり、または、（２）該金属が２価である場合（例えば、アルカリ土類金属）、該金属イオンのモル濃度は０．５モル／Ｌであり、有効塩素濃度に対する該金属イオンのモル当量濃度の比は１である。
【００３８】
本実施形態に係る酸性電解水において、有効塩素濃度に対する金属のモル当量比濃度が０．４６より小さいと、該酸性電解水のｐＨが小さくなりすぎることがあり、一方、有効塩素濃度に対する金属のモル当量比濃度が１．９５より大きいと、該酸性電解水が塩基性になり、安全性が低下することがあるうえ、該酸性電解水に含まれる固形分が多くなることがある。本実施形態に係る酸性電解水のｐＨ値を３．０以上７．０未満にすることができ、かつ、該酸性電解水に含まれる固形分が少ない点で、本実施形態に係る酸性電解水では、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の前記金属イオン濃度であることが好ましい。
【００３９】
図３は、本実施形態に係る酸性電解水の有効塩素濃度と付加電流との関係を示すグラフである。図３によれば、本実施形態に係る酸性電解水の有効塩素濃度は、電気分解時に付加する電流の値によって変化し、通常、電流値が大きいほど、得られる酸性電解水の有効塩素濃度が大きくなる。
【００４０】
これに対して、本実施形態に係る酸性電解水中の前記金属イオンの濃度は、電気分解によって大きく変動することはなく、本実施形態に係る酸性電解水を酸性に維持することができる点で、該酸性電解水の有効塩素濃度に対して、０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の範囲にあることが必要である。
【００４１】
本実施形態に係る酸性電解水では、金属イオン含有量は通常、０．０００１ｐｐｍ以上１，０００ｐｐｍ以下（好ましくは０．００１ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下）であり、固形分含量がより少なくなる点で、より好ましくは３００ｐｐｍ以下である。
【００４２】
前記金属イオンは例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、または炭化水素塩の形態で原料酸性電解水に添加されているものであってもよい。
【００４３】
本発明において、水酸化物とは、水酸化物イオン（ＯＨ−）を含む化合物であり、炭酸塩とは、炭酸イオン（ＣＯ３２−）を含む化合物であり、炭酸水素塩とは、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）を含む化合物である。
【００４４】
すなわち、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、または炭酸水素塩は、水中において、水および二酸化炭素から選ばれる少なくとも１種を生じ得る陰イオンと、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属イオン（陽イオン）とからなる電解質である。塩素イオンと、該陰イオンおよび該陽イオンとを含む水溶液を電気分解することにより、本実施形態に係る酸性電解水を得ることができる。
【００４５】
この場合、アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられ、アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられ、アルカリ金属の炭酸水素塩としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムが挙げられ、これらを単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。これらのアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩および炭酸水素塩は例えば、医療、食品、化粧品等の用途に使用される場合、安全性が高いうえに、自然環境への負担が少ない。
【００４６】
アルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムが挙げられ、アルカリ土類金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられ、アルカリ土類金属の炭酸水素塩としては、例えば、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウムが挙げられ、これらを単独でまたは２種以上組み合わせて用いることができる。これらのアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩および炭酸水素塩は例えば、医療、食品、化粧品等の用途に使用される場合、安全性が高いうえに、自然環境への負担が少ない。
【００４７】
１．３．ｐＨ値
本実施形態に係る酸性電解水のｐＨ値は、酸性電解水の安定性を確保でき、かつ、トリハロメタンの発生を抑制できる観点から、７．０未満であることが好ましく、ｐＨ３．０以上７．０未満であることがより好ましい。なお、本発明において、本実施形態に係る酸性電解水のｐＨ値は、市販のｐＨ測定器を用いて測定することができる。
【００４８】
１．４．化学平衡式
図１は、本発明の酸性電解水における化学平衡式を示している。本発明の酸性電解水中では、図１の式（ａ）が平衡を保っている。また、塩化水素（ＨＣｌ）は、図１の式（ａ）と図１の式（ｂ）との間で矢印（１）および（２）にて平衡を保っており、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は、図１の式（ａ）と図１の式（ｃ）との間で矢印（３）および（４）にて平衡を保っている。塩化水素（ＨＣｌ）は極めて強い酸であるので電離しやすく、矢印（２）が優位である。一方、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は塩化水素の影響を受けてほとんど電離しないため、矢印（３）が優位である。
【００４９】
本実施形態に係る酸性電解水が、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含むことにより、電気分解による陰極での副反応を抑制することができる。これにより、ＨＣｌＯの消費を抑えることができるため、該酸性電解水の殺菌効果を維持することができる。
【００５０】
このような理由により、本実施形態に係る酸性電解水では、ＨＣｌＯの濃度が維持されているため、殺菌力に優れていると推測される。
【００５１】
１．５．塩素系電解質の含有量
金属の腐食を抑えることができ、かつ、本実施形態に係る酸性電解水から塩素ガスが遊離するのを抑えることができる観点から、本実施形態に係る酸性電解水は、塩素系電解質の含有量が塩化ナトリウム換算で０．１質量％以下であることが好ましく、塩化ナトリウム換算で０．０５質量％以下であることがより好ましく、０．０２５質量％以下であることがさらに好ましい。
【００５２】
本実施形態に係る酸性電解水において、塩素系電解質の含有量（添加量）が塩化ナトリウム換算で０．１質量％を超えると、塩化物イオンと該酸性電解水に含まれる水素イオンとが結合する結果、図１に示される式（ａ）と式（ｂ）との平衡が矢印（１）の方向に偏り、そして、図１に示される式（ａ）の平衡が左に偏る。その結果、塩化物イオンが塩素として系外に放出されることにより、該酸性電解水の有効塩素濃度が低下して、殺菌効果が低減することがある。
【００５３】
本発明において、「塩素系電解質」とは、水に溶解すると塩化物イオンを生じる電解質のことをいう。塩素系電解質としては、例えば、アルカリ金属の塩化物（例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム）、アルカリ土類金属（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム）の塩化物が挙げられる。
【００５４】
１．６．用途
本実施形態に係る酸性電解水は、医療、獣畜産業、食品加工業、製造業等の各種産業において、殺菌および／または洗浄のために、殺菌剤および／または洗浄剤として用いることができる。医療および獣畜産業では、器具や患部の殺菌および／または洗浄に使用することができる。また、本実施形態に係る酸性電解水は、ハロゲン臭等の刺激臭を有さないため、使用時に不快感を催すことがない。
【００５５】
また、本実施形態に係る酸性電解水は安定性が高いため、容器に収容して、容器入り酸性電解水とすることもできる。
【００５６】
また、本実施形態に係る酸性電解水を大気中に蒸発させることにより、大気中に含まれる菌を殺菌することができる。より具体的には、本実施形態に係る酸性電解水を加湿器の水源として使用することにより、大気中に含まれる菌を効果的に殺菌することができる。
【００５７】
１．７．作用効果
（１）本実施形態に係る酸性電解水によれば、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含むことにより、電気分解により、酸性電解水を酸性（例えば、ｐＨ値を３以上７以下）に導くことができるうえ、陰極での副反応を抑制することができるため、ＨＣｌＯの消費を抑えることができる。また、本実施形態に係る酸性電解水は酸性（例えばｐＨが３以上７以下）であることにより、長期間にわたって殺菌力を有するため、長期間の保存が可能であり、かつ、水分を蒸発させた後の固形分の残留が低減されている。
【００５８】
すなわち、本実施形態に係る酸性電解水では、有効塩素濃度に対応する範囲の金属イオン濃度を有する。このため、例えば、本実施形態に係る酸性電解水において、有効塩素濃度が低い場合（例えば、１０ｐｐｍ以上８０ｐｐｍ以下）、相対的に、その金属イオン濃度も該有効塩素濃度と同様に低い。また、本実施形態に係る酸性電解水において、有効塩素濃度が高い場合（例えば、１００ｐｐｍ以上）、その金属イオン濃度も高くなるが、使用時に水で希釈して使用することができる。
【００５９】
特に、前記金属イオンが、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、または炭酸水素塩の陽イオン（金属イオン）に由来するものである場合、該水酸化物を構成する水酸化物イオン（ＯＨ−）、該炭酸塩を構成する炭酸イオン（ＣＯ３２−）、または該炭酸水素塩を構成する炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）に由来して、本実施形態に係る酸性電解水から水分を蒸発させた場合、水および／または気体（例えば二酸化炭素）が生じ得るため、水分を蒸発させた後の固形分の残留が低減されている。
【００６０】
このため、本実施形態に係る酸性電解水は生体への負担が少なく、安全性が高いうえに、自然環境への負担が少ない。また、直射日光を避ければ遮光下で保存しなくても殺菌力が持続するため、保存が簡便である。
【００６１】
本実施形態に係る酸性電解水が長期間にわたって殺菌力を有することの指標として、本実施形態に係る酸性電解水は、該酸性電解水を温度２２℃、湿度４０％の大気中に１４日間静置した後の残留塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であることができ、２０ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【００６２】
また、本実施形態に係る酸性電解水に含まれる固形分が少ないことの指標として、本実施形態に係る酸性電解水は、固形分が３００ｐｐｍ以下であることができる。ここで、本実施形態に係る酸性電解水における固形分は、該酸性電解水２０ｍｌを温度６０℃、湿度３０％の大気中で４８時間静置した後の残留物の質量のことをいう。
【００６３】
（２）さらに、一般に、有機酸や有機酸の塩等の有機物が酸性電解水中に存在すると、該有機物が塩素により酸化されて塩素が消費される結果、殺菌力が低下することがある。これに対して、本実施形態に係る酸性電解水に含まれる金属イオンは有機物でないため、塩素による酸化を受け難いので、殺菌力を長期間にわたって保持することができる。
【００６４】
２．酸性電解水の製造方法
本発明の一実施形態に係る酸性電解水の製造方法は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原料酸性電解水を電気分解する工程を含む。
【００６５】
ここで、原料酸性電解水を電気分解する工程は、後述する実施形態に係る酸性電解水の製造装置における、第２電解槽での原料酸性電解水の電気分解（２次電解工程）に相当する。上記原料酸性電解水を電気分解する工程によって、上述の実施形態に係る酸性電解水（２次電解水）を得ることができる。
【００６６】
２．１．１次電解工程
本実施形態に係る酸性電解水の製造方法において、１次電解工程で電気分解の対象となるのは、原水および塩素系電解質水溶液である。
【００６７】
本発明において、「原水」とは、電解質の合計濃度が１５ｐｐｍ以下の水をいう。例えば、原水における金属イオン濃度（ナトリウムイオン濃度）は例えば、２ｐｐｍ以下であることができ、１ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、原水として、イオン交換水、蒸留水あるいはＲＯ水などを用いることができる。
【００６８】
１次電解工程では、以下の（１）および（２）の２通りの方法で原料酸性電解水を調製することができる。なお、１次電解水を電気分解する工程（１次電解工程）は、後述する実施形態に係る酸性電解水の製造装置における、第１電解槽での１次電解水の電気分解に相当する。
【００６９】
（１）金属イオンを含む１次電解水を電気分解して、原料酸性電解水を調製する工程
例えば、２次電解工程（前記原料酸性電解水を電気分解する工程）の前に、所定濃度（例えば、有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む原水と塩素系電解質水溶液との電気分解によって、前記原料酸性電解水を調製することができる（例えば、後述する図２（Ｂ）および図２（Ｃ））。ここで、前記原水と塩素系電解質水溶液とが、陰イオン交換膜を介して配置された状態で電気分解を行うことにより、該原水が導入される室（図２（Ｂ）および図２（Ｃ）における陰極室１５）で原料酸性電解水が生成する。
【００７０】
（２）１次電解水を電気分解してから金属イオンを添加して、原料酸性電解水を調製する工程
例えば、前記原料酸性電解水を電気分解する工程（２次電解工程）の前に、原水および塩素系電解質水溶液の電気分解によって、１次電解水を調製する工程と、有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度になるように前記金属イオンを前記１次電解水に添加して、前記原料酸性電解水を調製する工程と、を含むことができる（例えば、後述する図２（Ａ）および図２（Ｄ））。ここで、前記原水と塩素系電解質水溶液とが、陰イオン交換膜を介して配置された状態で電気分解を行うことにより、該原水が導入される室（図２（Ａ）および図２（Ｄ）における陰極室１５）で１次電解水が生成する。
【００７１】
１次電解水を調製するには、例えば、隔膜によって陽極室と陰極室とに仕切られた構造を有する水電気分解装置（２槽式の水電気分解装置）を用いて、塩素系電解質水溶液を該陽極室および陰極室に収容して電気分解する方法、ならびに、２枚の隔膜によって陽極室と中間室および該中間室と陰極室が仕切られた構造を有する水電気分解装置（３槽式の水電気分解装置、例えば、後述する図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）の酸性電解水の製造装置）を用いて、高濃度の塩素系電解質水溶液を該中間室に収容して電気分解する方法が挙げられる。
【００７２】
なお、２槽式の水電気分解装置を用いて電気分解を行う場合、使用する塩素系電解質水溶液の濃度は０．１質量％以上０．２質量％以下であることが好ましい。また、３槽式の水電気分解装置を用いて電気分解を行う場合、使用する高濃度の塩素系電解質水溶液の濃度は、調製される１次電解水の質に大きな影響を及ぼさないが、可能な限り高濃度であることが好ましい。
【００７３】
このうち、得られる１次電解水に含まれる電解質の濃度が低い点で、３槽式の水電気分解装置を用いて１次電解水を調製するのが好ましい。あるいは、２槽式の水電気分解装置を用いて１次電解水を調製する場合、２槽式の水電気分解装置を用いて得られた電解水に純水（例えば、蒸留水またはイオン交換水）を添加することで、１次電解水に含まれる電解質の濃度を低くしてもよい。
【００７４】
また、上述した水電気分解装置を作製して、１次電解水を調製してもよい。あるいは、上述した水電気分解装置は電解水製造装置として市販されているため、市販の電解水製造装置を用いて１次電解水を調製してもよい。
【００７５】
市販の電解水製造装置としては、例えば、商品名「エクセルＦＸ」（型式：ＭＸ−９９、株式会社ナンブ製）、型式「ＲＯＸ−１０ＷＢ３」（ホシザキ電機株式会社製）、型名「α−Ｌｉｇｈｔ」（アマノ株式会社製）、製品名「ＥＳＳ−ＺＥＲＯ」（シンセイ株式会社製）等が挙げられ、これらの市販の電解水製造装置を用いて１次電解水を製造することができる。また、例えば、１次電解水は、特開２００１−２８６８６８号公報に記載の電解水製造方法によって製造することができる。
【００７６】
また、本実施形態に係る酸性電解水において、前記有効塩素濃度に対する金属イオンのモル当量比濃度を０．４６以上１．９５以下にすることができる点で、例えば、有効塩素濃度５０ｐｐｍの１次電解水に添加する前記金属イオン含有量は２０ｐｐｍ以上４１ｐｐｍ以下であることが好ましい。例えば、有効塩素濃度５０ｐｐｍの１次電解水に添加する前記金属イオンがナトリウムの場合、ナトリウムの含有量は２０ｐｐｍ以上４１ｐｐｍ以下であることが好ましく、２１ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。また、前記金属イオンがカリウムの場合、カリウムの含有量は２０ｐｐｍ以上４１ｐｐｍ以下であることが好ましく、２１ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。また、前記金属イオンがカルシウムの場合、カルシウムの含有量は１０ｐｐｍ以上２０．５ｐｐｍ以下であることが好ましく、１１ｐｐｍ以上１９．５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。前記金属イオンがマグネシウムの場合、マグネシウムの含有量は１０ｐｐｍ以上２０．５ｐｐｍ以下であることが好ましく、１１ｐｐｍ以上１９．５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００７７】
２．２．原料酸性電解水の電気分解（２次電解工程）
本実施形態に係る酸性電解水の製造方法において、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の金属イオン（ここで、前記金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオンである。）を含む原料酸性電解水を電気分解する工程を含む。
【００７８】
２次電解工程は例えば、後述する図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）に記載の酸性電解水の製造装置の２次電解槽２０にて行うことができる。
【００７９】
本実施形態に係る酸性電解水の製造方法によれば、上記１次電解工程と上記２次電解工程の両方を行うことが必要である。例えば、上記１次電解工程の時間を長くしても、上記２次電解工程で得られる、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含み、かつ、酸性（特にｐＨが３以上７以下）の２次電解水（酸性電解水）を得ることは困難である。なぜなら、上記１次電解工程を長時間続けると、電解水中の塩素イオンが塩素として消費されてしまい、有効塩素濃度が低下するからである。
【００８０】
これに対して、本実施形態に係る酸性電解水の製造方法では、上記２次電解工程で原料酸性電解水が電気分解される際に、該原料酸性電解水に含まれる電解質を利用して電気分解が行われて、２次電解水が得られる。すなわち、上記２次電解工程では、前記原料酸性電解水に含まれる塩素イオンが電気分解で消費される。このため、２次電解水に含まれる塩素イオン濃度は、原料酸性電解水に含まれる塩素イオン濃度よりも低くなる。一方、前記金属イオンはイオン化傾向が高いため、電解水中で金属イオンとして存在し続けるので、２次電解水に含まれる金属イオン濃度は、原料酸性電解水に含まれる金属イオン濃度とあまり変わらない。その結果、塩素イオン濃度が低くなる一方で、前記金属イオンの濃度がほぼ変化しないことに起因して、固形分含量が少ない２次電解水を得ることができる。
【００８１】
３．酸性電解水の製造装置
図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る酸性電解水の製造装置を模式的に示す図である。酸性電解水の製造装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄは、１次電解水の電気分解（１次電解工程）を行う１次電解槽１０と、原料酸性電解水の電気分解（２次電解工程）を行って２次電解水（上記実施形態に係る酸性電解水）７を得る２次電解槽２０と、を含む。
【００８２】
１次電解槽１０は、陽極１１を含む陽極室１５と、陰極１２を含む陰極室１６と、陽極室１５と陰極室１６との間に設けられた中間室１７と、を含む。陽極室１５と中間室１７との間には陰イオン交換膜１３が設けられ、中間室１６と陰極室１６との間には陽イオン交換膜１４が設けられている。１次電解槽１０としては、例えば、２．１欄で例示した市販の電解水製造装置を使用することができる。また、２次電解槽２０は、電極２２，２４と、反応室２８と、を含む。
【００８３】
酸性電解水の製造装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄにおいて、原水１，２がそれぞれ陽極室１５および陰極室１６に導入され、塩素系電解質水溶液が中間室１７に導入される。１次電解水６は、１次電解槽１０の陽極室１５で生成される。
【００８４】
３．１．電解槽での反応
図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）に記載の酸性電解水の製造装置１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄにおいて、１次電解槽１０の陽極１１および陰極１２、ならびに２次電解槽２０の電極２２，２４では、以下の反応が生じている。
【００８５】
［陽極における反応］
２Ｃｌ−  ⇒  Ｃｌ２＋２ｅ−  ・・・（ｉ）  （主反応）
４ＯＨ−  ⇒  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  ・・・（ｉｉ）  （副反応）
【００８６】
［陰極における反応］
２Ｈ＋＋２ｅ−  ⇒  Ｈ２  ・・・（ｉｉｉ）  （主反応）
Ｈ＋＋２ｅ−＋ＨＣｌＯ  ⇒  ２Ｈ２Ｏ＋Ｃｌ−  ・・・（ｉｖ）（副反応）
【００８７】
酸性電解水の殺菌力は、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）に起因する（図１の式（ａ））。一方、次亜塩素酸の素となる塩素は、常温で気体であるので蒸発しやすい。このため、通常、酸性電解水は、塩素の損失によって徐々に殺菌力を失う。
【００８８】
本実施形態に係る酸性電解水の製造方法は、塩素の損失を抑制するために、ＨＣｌを減らすことにより、図１の式（ａ）の平衡を右に偏らせて、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の濃度を増加させるという独創的な着想に基づく。
【００８９】
なお、ＨＣｌが減ることは、酸性電解水のｐＨ上昇の一因である。これに対して、本実施形態に係る酸性電解水の製造方法によれば、ｐＨの上昇を抑えつつ、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の濃度を増加させることができる。
【００９０】
本実施形態に係る酸性電解水の製造方法によれば、例えば、図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）に記載の酸性電解水の製造装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄの２次電解槽２０において、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオン（陽イオン）を含む原料酸性電解水を電気分解する工程を含むことにより、該陽イオンの存在により、該陽イオンよりもイオン化傾向が低い水素イオン（Ｈ＋）が水素（Ｈ２）へと変換されやすくなる（上記式（ｉｉｉ）が右に進行する）。これにより、電解効率を向上させることができる。
【００９１】
また、上記式（ｉｖ）で生成したＣｌ−がＣｌ２に変換されるため、Ｃｌ−の減少に伴い、図１の式（ａ）から図１の式（ｂ）へと平衡が移動し、ＨＣｌからＨ＋およびＣｌ−が生成する。これにより、図１の式（ａ）の平衡を右に偏らせることができる。その結果、最終的に得られる本実施形態に係る酸性電解水における次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の含量を増加させることができる。
【００９２】
一方、上記２次電解工程において、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、金属イオンの濃度が、前記有効塩素濃度に対して１．２３未満（モル当量比）である酸性電解水を電気分解した場合、前記金属イオンの濃度が低いため、電気分解が十分に進行しない。
【００９３】
３．２．酸性電解水の製造装置１００Ａ
図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａは、１次電解槽１０と２次電解槽２０とを含む。１次電解槽１０は、陽極室１５と、陰極室１６と、中間室１７とを含む。陽極室１５は陽極１１を含み、陰極室１６は陰極１２を含む。陽極室１５と中間室１７との間には陰イオン交換膜１３が設けられ、陽極室１５と中間室１７との間は陰イオンが通過可能である。中間室１７と陰極室１６との間には陽イオン交換膜１３が設けられ、中間室１７と陰極室１６との間は陽イオンが通過可能である。
【００９４】
陽極室１５には原水１が導入され、陰極室１６には原水２が導入される。中間室１７には塩素系電解質（例えば塩化ナトリウム）水溶液８が導入され、導入された塩素系電解質水溶液８はポンプ３０によって中間室１７内を循環する。塩素系電解質水溶液８に含まれる塩素系電解質が塩化ナトリウムの場合、塩素系電解質水溶液８に含まれる塩化ナトリウムの濃度は２６質量％以下であることが好ましい。
【００９５】
酸性電解水の製造装置１００Ａでは、図２（Ａ）に示されるように、１次電解槽１０にて電気分解（１次電解工程）が行われて、陽極室１５にて１次電解水６ａが生成する。
【００９６】
また、酸性電解水の製造装置１００Ａでは、図２（Ａ）に示されるように、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオン（金属イオン）を１次電解水６ａに添加する手段（添加装置３３）をさらに含む。
【００９７】
より具体的には、添加装置３３では、前記金属イオンを含むアルカリ性水３を１次電解水６ａに添加する。この添加装置３３により、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む原料酸性電解水６ｃが得られる。
【００９８】
次に、原料酸性電解水６ｃが２次電解槽２０に導入され、原料酸性電解水６ｃの電気分解（２次電解工程）が２次電解槽２０で行われて、２次電解水７が得られる。
【００９９】
ここで、最終的に得られる２次電解水７における固形分を少なくすることができる点で、アルカリ性水３（ならびに、後述するアルカリ性水４および５）に含まれる、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属イオンは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、または炭酸水素塩に由来する金属イオン（陽イオン）であることが好ましい。この場合、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、または炭酸水素塩としては、上述の１．２．欄で例示したものが挙げられる。
【０１００】
陽極１１の材質としては、例えば、酸化イリジウム、白金が挙げられる。また、陰極１２の材質としては、水素原子よりもイオン化傾向が低い金属であることが好ましく、例えば、白金電極、ダイヤモンド電極が挙げられる。
【０１０１】
また、本実施形態に係る酸性電解水を得るためには、電気分解において、１次電解槽１０の電極（陽極１１および陰極１２）および２次電解槽２０の電極２２，２４に供給される電流は１Ａ以上であることが好ましい。
【０１０２】
１次電解槽１０において、陽極１１と陰極１２との間に電圧を印加して電気分解を行う（１次電解工程）。これにより、中間室１７中の塩素イオンが陰イオン交換膜１３を通過して陽極室１５へと移動し、陽極１１にて塩素イオンが塩素に変換される（式（ｉ））。これにより、陽極室１５にて１次電解水６ａが生じる。一方、中間室１７中の陽イオンが陽イオン交換膜１４を通過して陰極室１６へと移動する。これにより、陰極室１６にてアルカリ性水５が生じる。
【０１０３】
次に、陽極室１５によって生じた１次電解水６ａにアルカリ性水３を添加して、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む原料酸性電解水６ｃを調製したうえで、この原料酸性電解水６ｃを電気分解する（２次電解工程）。
【０１０４】
この電気分解により、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含む２次電解水７（本実施形態に係る酸性電解水）が得られる。
【０１０５】
図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａによれば、１次電解槽１０によって純度の高い１次電解水６ａを製造することができる。また、１次電解槽１０として上述した市販の電解水製造装置を使用し、２次電解槽２０として、該市販の電解水製造装置を後付により取り付けることにより、酸性電解水の製造装置１００Ａを容易に製造することができるという利点を有する。
【０１０６】
３．２．酸性電解水の製造装置１００Ｂ
図２（Ｂ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｂは、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａにおいて、アルカリ性水３を１次電解水６ａに添加して原料酸性電解水７を製造する代わりに、原水１が陽極室１５に導入される前に、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選ばれる金属イオンを含むアルカリ性水４を原水１に添加し、該金属イオンを含む原水１を陽極室１５に導入する点、ならびに、陽極室１５で生成した、該金属イオンを含む１次電解水６ｂを２次電解槽２０に導入する点以外は、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａと同様の構成および機能を有する。
【０１０７】
すなわち、酸性電解水の製造装置１００Ｂは、図２（Ｂ）に示されるように、前記金属イオンを含む原水１が陽極室１５に導入される前に、前記金属イオンを原水１に添加する手段をさらに含む。
【０１０８】
ここで、前記金属イオンの添加は、該金属イオンを含むアルカリ性水４を原水１に添加することにより行うことができる。アルカリ性水４は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオン（金属イオン）を含む水溶液であることが好ましい。
【０１０９】
より具体的には、図２（Ｂ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｂの１次電解槽１０において、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオン（金属イオン）を含むアルカリ性水４を含む原水１を陽極室１５に導入し、塩素性電解質水溶液８を中間室１７に導入し、かつ、原水２を陰極室１６に導入して電気分解することにより（１次電解工程）、陽極室１５にて１次電解水６ｂが得られる。
【０１１０】
すなわち、この１次電解工程により、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む１次電解水６ｂが陽極室１５にて得られる。
【０１１１】
次に、１次電解水６ｂ（原料酸性電解水６ｃ）を２次電解槽２０に導入して電気分解（２次電解工程）することにより、２次電解水（上記実施形態に係る酸性電解水）７が得られる。
【０１１２】
図２（Ｂ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｂによれば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の陽イオン（金属イオン）を含む原水１を１次電解槽１０で電気分解する際に、該金属イオンが電気分解の助剤として機能するため、電気分解の効率を高めることができる。
【０１１３】
３．３．酸性電解水の製造装置１００Ｃ
図２（Ｃ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｃは、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａにおいて、アルカリ性水３を１次電解水６ａに添加して原料酸性電解水７を製造する代わりに、１次電解槽１０において、原水１が陽極室１５に導入される前に、陰極室１６で生じたアルカリ性水５が原水１に添加される点以外は、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａと同様の構成および機能を有する。
【０１１４】
すなわち、図２（Ｃ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｃにおいて、原水１を陽極室１５に導入する前に、陰極室１６で生成する、アルカリ金属イオン（ナトリウムイオン）を含むアルカリ性水５を原水１に添加する手段（添加装置４４）をさらに含む。アルカリ性水５は、当該電気分解によって陰極室１６で生じたものである。アルカリ性水５は、１次電解槽１０の中間室１７に導入された塩素系電解質水溶液８に含まれる塩化ナトリウムに由来する、ナトリウムイオン（アルカリ金属イオン（陽イオン））を含む。
【０１１５】
より具体的には、図２（Ｃ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｃにおいて、アルカリ性水５に由来するナトリウムイオンを含む原水１が１次電解槽１０で電気分解されて、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む１次電解水６ｂが陽極室１５にて得られる。
【０１１６】
次に、１次電解水６ｂ（原料酸性電解水６ｃ）が２次電解槽２０に導入されて電気分解（２次電解工程）されることにより、２次電解水（上記実施形態に係る酸性電解水）７が得られる。
【０１１７】
図２（Ｃ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｃによれば、１次電解槽１０での電気分解の際に、陰極室１５に導入される原水１が、１次電解槽１０の陰極室１６で生じたアルカリ性水５に含まれる金属イオン（ナトリウムイオン）を含み、この金属イオンが電気分解の助剤として機能するため、電気分解の効率を高めることができる。
【０１１８】
また、図２（Ｃ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｃによれば、１次電解槽１０における電気分解において陰極室１６で生じたアルカリ性水５を利用して、２次電解槽２０で電気分解する原料酸性電解水６ｃのｐＨならびに該原料酸性電解水６ｃに含まれる前記金属イオン（ナトリウムイオン）の濃度を調整することができるため、外部からの添加剤の添加が不要になるという利点を有する。
【０１１９】
３．４．酸性電解水の製造装置１００Ｄ
図２（Ｄ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｄは、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａにおいて、アルカリ性水３を１次電解水６ａに添加して原料酸性電解水７を製造する代わりに、１次電解槽１０の陽極室１５で生じる１次電解水６ａに、１次電解槽１０の陰極室１６で生じるアルカリ性水５を添加して得られた原料酸性電解水６ｃを２次電解槽２０に導入し、該原料酸性電解水６ｃの電気分解（２次電解工程）を行う点以外は、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａと同様の構成および機能を有する。
【０１２０】
すなわち、図２（Ｄ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｄの１次電解槽１０においては、陰極室１６で生成するアルカリ性水５を、１次電解槽１０で生じた１次電解水６ａに添加する手段をさらに含む。
【０１２１】
ここで、１次電解水６ａをアルカリ性水５に添加することにより、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、所定濃度（例えば、前記有効塩素濃度に対して１．２３以上２．５４以下（モル当量比）の濃度）の前記金属イオンを含む原料酸性電解水６ｃが得られる。
【０１２２】
より具体的には、図２（Ｄ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｄの１次電解槽１０における電気分解（１次電解工程）において、陽極室１５で１次電解水６ａが生じ、陰極室１６でアルカリ性水５が生じる。次いで、アルカリ性水５を１次電解水６ａに添加して原料酸性電解水６ｃを得た後、原料酸性電解水６ｃを２次電解槽２０に導入して電気分解することにより、２次電解水（本実施形態に係る酸性電解水）７が得られる。
【０１２３】
図２（Ｄ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｄによれば、図２（Ａ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ａと同様に、１次電解槽１０によって純度の高い１次電解水６ａを製造することができる。さらに、１次電解槽１０として上述した市販の電解水製造装置を使用し、２次電解槽２０として該市販の電解水製造装置に後付により取り付けることにより、酸性電解水の製造装置１００Ｄを容易に製造できるという利点を有する。
【０１２４】
また、図２（Ｄ）に示される酸性電解水の製造装置１００Ｄによれば、１次電解槽１０における電気分解において陰極室１６で生じたアルカリ性水５を利用して、２次電解槽２０で電気分解する原料酸性電解水６ｃのｐＨならびに該原料酸性電解水６ｃに含まれる金属イオン（ナトリウムイオン）の濃度を調整することができるため、外部からの添加剤の添加が不要になるという利点を有する。
【０１２５】
４．実施例
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。なお、本発明において、格別に断らない限り、「部」は「質量部」を意味し、「％」は「質量％」を意味する。
【０１２６】
４．１．実施例１（１次電解水の調製）
まず、本実施例で使用する１次電解水を調製した。１次電解水は、３槽式電解水製造装置を用いて製造された。この電解水製造装置は、図２（Ａ），図２（Ｂ），図２（Ｃ），図２（Ｄ）の酸性電解水の製造装置における１次電解槽１０に相当する。なお、１次電解水を調製するにあたり、塩素系電解質として塩化ナトリウムを用いた。得られた１次電解水は、有効塩素濃度が１００ｐｐｍであり、ｐＨ値が２．０９であり、ナトリウムイオン濃度が１ｐｐｍであった。
【０１２７】
なお、本実施例において、ｐＨ値の測定は、ｐＨ測定装置（株式会社佐藤計量器製作所ハンディ型ｐＨ計ＳＫ−６２０ＰＨ）、有効塩素濃度の測定は、塩素濃度測定装置（商品名「ＡＱＵＡＢ」、柴田化学株式会社製）を用いて行われた。
【０１２８】
４．２．実施例２（原料酸性電解水の調製）
次に、実施例１で得られた１次電解水５００ｍＬに原水と水酸化ナトリウムを添加して、１０００ｍｌに調整し、１次電解水中のナトリウムイオン濃度をそれぞれ１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、および４０ｐｐｍとした溶液（１次電解水）（有効塩素濃度に対する金属イオン（ナトリウムイオン）のモル当量比濃度がそれぞれ０．６２、１．２３、１．８５、２．４７（モル当量比））に対して、陽極電極として酸化イリジウム電極、陰極電極として白金電極を使用して、１Ａの電流を付加して電気分解を行い、酸性電解水（２次電解水）を調製した。
【０１２９】
なお、本実施例の電気分解は、図２（Ａ）の酸性電解水の製造装置における２次電解槽２０における電気分解に相当する。また、本実施例で調製した２次電解水（電解時間６０分経過後）（ナトリウムイオン濃度：１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、および４０ｐｐｍ）における有効塩素濃度はそれぞれ、１００ｐｐｍ、１３４ｐｐｍ、１５２ｐｐｍ、および１６０ｐｐｍであり、有効塩素濃度に対する金属イオン（ナトリウムイオン）のモル当量比濃度はそれぞれ０．３１、０．４６、０．６１、０．７７であった。
【０１３０】
図４は、実施例２で得られた酸性電解水の電解時間と有効塩素濃度との関係を示すグラフである。図４によれば、水酸化ナトリウムを添加して電気分解する際に、ナトリウムイオン濃度が１０ｐｐｍである場合、有効塩素濃度の経時的な増加が緩やかであることが理解できる。
【０１３１】
図５は、実施例２で得られた酸性電解水（２次電解水）のナトリウムイオン濃度とｐＨとの関係を示すグラフである。図５によれば、水酸化ナトリウムを含む原料酸性電解水を電気分解する際に、有効塩素濃度が５０ｐｐｍであり、かつ、該１次電解水におけるナトリウムイオン濃度が２０ｐｐｍ以上４１ｐｐｍ以下である場合（すなわち、原料酸性電解水の有効塩素濃度に対するナトリウムイオンのモル当量濃度が１．２３以上２．５４以下である場合）、酸性電解水のｐＨを３．０以上７．０未満に調整できることが理解できる。
【０１３２】
４．４．実施例４（原料酸性電解水の電気分解）
実施例１で得られた１次電解水に水酸化ナトリウム０．０５２ｇ／Ｌ相当と原水を添加して有効塩素濃度５０ｐｐｍの原料酸性電解水を調製したうえで、該原料酸性電解水について、実施例２と同様の電極を用いて電気分解（付加電流：２Ａ、電解時間：１５分間）を行い、２次電解水（ナトリウムイオン濃度：３０ｐｐｍ、有効塩素濃度：１６０ｐｐｍ）を調製した。本実施例の電気分解は、図２（Ａ）の酸性電解水の製造装置の２次電解槽２０における電気分解に相当する。
【０１３３】
図６は、本実施例に係る２次電解工程における、２次電解水の初期有効塩素濃度とｐＨとの関係を示すグラフである。図７は、本実施例に係る２次電解工程における、２次電解水の初期有効塩素濃度と有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【０１３４】
より具体的には、有効塩素濃度５０ｐｐｍ、ナトリウムイオン３０ｐｐｍ（有効塩素濃度に対するナトリウムイオンのモル当量比濃度：１．８５）である原料酸性電解水６ｃと、有効塩素濃度１００ｐｐｍ、ナトリウムイオン６０ｐｐｍ（有効塩素濃度に対するナトリウムイオンのモル当量比濃度：１．８５）である原料酸性電解水６ｃとを調製し、２次電解を行った（付加電流：２Ａ）。
【０１３５】
なお、電気分解において付加する電流は一定であることから、単位時間あたりに反応する物質の量は、有効塩素濃度およびナトリウムイオン濃度によって変化しないとみなすことができるため、図６および図７の横軸は、電解時間を初期有効塩素濃度で除した値とした。
【０１３６】
初期有効塩素濃度とナトリウムイオンの濃度との比率が同じであれば、ｐＨと有効塩素濃度の変化の傾向が同じであると推測される。図６および図７によれば、ナトリウムイオンの濃度が異なる場合であっても、有効塩素濃度に対するモル当量比濃度が同じであるならば、ｐＨと有効塩素濃度とが同様の傾向で変化することが理解できる。
【０１３７】
以上のことから、初期有効塩素濃度とナトリウムイオン（金属）の濃度とのモル当量濃度比を規定することにより、本実施形態に係る酸性電解水のように、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含むことにより、殺菌力を有し、酸性（例えばｐＨが３．０以上７．０未満）でかつ、固形分が少ない酸性電解水とすることができる。
【０１３８】
４．５．実施例５（有効塩素濃度の測定）
実施例１で得られた１次電解水に水酸化ナトリウム０．０５２ｇ／Ｌ相当と原水を添加して有効塩素濃度５０ｐｐｍの原料酸性電解水を調製したうえで、該原料酸性電解水について、実施例２と同様の電極を用いて電気分解（付加電流：２Ａ、電解時間：１５分間）を行い、２次電解水（ナトリウムイオン濃度：３０ｐｐｍ、有効塩素濃度：１６０ｐｐｍ、有効塩素濃度に対するナトリウムイオンのモル当量比濃度：０．５８）を調製した。本実施例の電気分解は、図２（Ａ）の酸性電解水の製造装置の２次電解槽２０における電気分解に相当する。
【０１３９】
図８は、本実施例で得られた酸性電解水を室温（２２℃）で解放状態に静置した場合の有効塩素濃度の経時変化を示すグラフである。また、１次電解水に塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．００７６質量％）を添加し電気分解によって得られた酸性電解水（ナトリウムイオン濃度３０ｐｐｍ）、および１次電解水に陰極室１６で生成したアルカリ性水（ｐＨ：１２．６４）を添加し電気分解によって得られた酸性電解水（ナトリウムイオン濃度３０ｐｐｍ）を、同様の条件で解放状態に静置した例を対照として示す。
【０１４０】
図８によれば、初期有効塩素濃度が１６０ｐｐｍであり、ナトリウムイオンの濃度が３０ｐｐｍである（有効塩素濃度に対する金属イオン（ナトリウムイオン）のモル当量濃度比：０．５８）、本実施例で得られた酸性電解水では、有効塩素濃度の減少が最も少なく、保存安定性に優れていることが理解できる。
【０１４１】
４．６．実施例６（有効塩素濃度の測定）
実施例５で電気分解によって得られた酸性電解水（ナトリウムイオン濃度：３０ｐｐｍ）、１次電解水に塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．００７６質量％）を添加し電気分解によって得られた酸性電解水（ナトリウムイオン濃度３０ｐｐｍ）、および１次電解水に陰極室１６で生成したアルカリ性水（ｐＨ：１２．６４）を添加し電気分解によって得られた酸性電解水（ナトリウムイオン濃度３０ｐｐｍ）、ならびに対照として水道水それぞれ２０ｍｌを、温度６０℃、湿度３０％の大気中に４８時間、ビーカー内で静置して蒸発させた。該ビーカー内の残留物の質量を測定した結果を表１に示す。表１において、残留物の量は、各液中の濃度として示した。
【０１４２】
【表１】
2015211928.tif 000002
【０１４３】
表１によれば、実施例５の酸性電解水は、水道水よりも残留物が少ないことが理解できる。このことから、本発明の酸性電解水を加湿器に使用した場合、加湿器の内部部品（タンク等）への残留物の付着量を低減できることが理解できる。
【０１４４】
また、成人９名のパネラーによる評価において、実施例５の酸性電解水は、水道水よりも匂い（いわゆるハロゲン臭）が少なかったことが確認された。
【０１４５】
４．７．実施例７
実施例１で得られた１次電解水（有効塩素濃度：１００ｐｐｍ）に、原水と実施例２で得られた酸性電解水のナトリウムイオン濃度（４０ｐｐｍ、有効塩素濃度に対するナトリウムイオンのモル当量比濃度２．４７）と同じ当量の陽イオンを含む電解質（炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム）を添加して有効塩素濃度５０ｐｐｍの１次電解水を調製したのち、実施例２と同様の条件にて電気分解を行い、２次電解水を得た。その結果を図９および図１０に示す。
【０１４６】
図９は、実施例２および実施例７で得られた各酸性電解水における、電解時間とｐＨとの関係を示すグラフである。図１０は、実施例２および実施例７で得られた各酸性電解水における、電解時間と有効塩素濃度との関係を示すグラフである。
【０１４７】
図９および図１０によれば、電解質として水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムを使用した酸性電解水は、有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、前記有効塩素濃度に対して０．４６以上１．９５以下（モル当量比）の濃度の前記金属イオンを含み、かつ、酸性（例えばｐＨが３．０以上７．０未満）であった。また、各例において、電解の時間経過に伴う有効塩素濃度の変化は同様の傾向を示した。なお、電解質として水酸化マグネシウムを使用した酸性電解水の有効塩素濃度が、他の電解質と比較して低かったのは、電気分解時に陰極に固形物が付着したため、電気分解の効率が低下したためであると考えられる。
【０１４８】
４．８．実施例８
実施例２で得られた酸性電解水を加湿器（商品名：超音波アロマ加湿器ＡＨＤ−０１０“ＳＨＩＺＵＫＵ”、（株）アピックスインターナショナル製）のタンクに入れて該加湿器を稼働させて、殺菌力の評価を行った。図１１は、本実施例に係る酸性電解水を用いた、大気中に含まれる菌の殺菌試験の方法を模式的に示す図である。
【０１４９】
まず、加湿器から排出される蒸気にヨウ化カリウムでんぷん紙を当てると、該紙が紫色へと変色した。このことから、加湿器から排出される蒸気が次亜塩素酸を含んでいることが確認された。
【０１５０】
次に、コーヒーフィルタにカンジダ菌を染み込ませて、温度３５℃湿度３０％の環境下にて７２時間乾燥させた試験片を、図１１に示される試験ブース（幅１５０ｃｍ×高さ１８０ｃｍ×奥行９０ｃｍ）の各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにそれぞれ配置し、加湿器４０を３時間稼働させた。
【０１５１】
なお、試験環境は密閉された空間ではないため、他の部屋への菌の蔓延を防ぐために、浄化フィルター付の吸気扇４１を稼働させた状態で試験を行った。試験後、各試験片を培地上に２４時間静置した結果を図１２に示す。
【０１５２】
図１２によれば、位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆの試験片では菌の繁殖が確認されなかったのに対して、位置Ｄ，Ｇ，Ｈの試験片では菌の繁殖が確認された。このことから、位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆには、本発明の酸性電解水から生じる蒸気が存在したため、試験片が殺菌されたのに対して、位置Ｄ，Ｇ，Ｈには、本発明の酸性電解水から生じる蒸気が到達せず、試験片が殺菌されなかったと推測される。
【０１５３】
以上により、本発明の酸性電解水を用いて大気中に存在する菌を殺菌できることが確認された。
【０１５４】
４．９．比較例１および２（塩酸の電気分解）
濃度の異なる塩酸を電気分解した結果を比較例１および２に示す。比較例１として、３質量％塩酸を電気分解した結果を図１３に示す。
【０１５５】
図１３によれば、３質量％塩酸（有効塩素濃度に対する金属イオン（アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオン）のモル当量濃度比は１．２３未満（ほぼ０）である。）を電気分解した場合、ｐＨの変化はほとんどみられず、電解時間が１４分間をすぎると有効塩素濃度が３００ｐｐｍを超えてしまい、使用した測定器では、有効塩素濃度の測定が不能となった。
【０１５６】
これに対して、図４、図９および図１０に示すように、本発明に係る酸性電解水は、３．０以上７．０未満であるｐＨと、１０ｐｐｍ以上である有効塩素濃度との両立を図ることができる。
【０１５７】
また、比較例２として、比較例１で電気分解された塩酸水溶液よりも塩酸濃度が低い、ｐＨ３．０の塩酸水溶液（有効塩素濃度に対する金属イオン（アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオン）のモル当量濃度比は１．２３未満（ほぼ０）である。）を電気分解した結果を図１４に示す。
【０１５８】
図１４によれば、ｐＨおよび有効塩素濃度はともに、経時的な変化がほぼないことが確認された。その理由として、図１の式（ａ）と上記式（ｉｖ）とが平衡になることが推測される。
【０１５９】
図１３および図１４に示される結果から、低ｐＨの塩酸水溶液を電気分解した場合および高ｐＨの塩酸水溶液を電気分解した場合のいずれにおいても、本発明の酸性電解水（有効塩素濃度が１０ｐｐｍ以上であり、かつ、ｐＨ３．０以上７．０未満の電解水）を得ることが困難であることが理解できる。
【符号の説明】
【０１６０】
１，２  原水
３，４，５  アルカリ性水
６ａ，６ｂ  １次電解水
６ｃ  原料酸性電解水
７  ２次電解水（酸性電解水）
８  塩素系電解質水溶液
１０  １次電解槽
１１  陽極
１２  陰極
１３  陰イオン交換膜
１４  陽イオン交換膜
１５  陽極室
１６  陰極室
１７  中間室
２０  ２次電解槽
２２，２４  電極
２８  反応室
３０  ポンプ
３３，４４  添加装置
４０  加湿器
４１  吸気扇
４２  テーブル
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  酸性電解水製造装置。
【図１】
2015211928.tif 000003
【図２】
2015211928.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015211928.tif 000008
【図７】
2015211928.tif 000009
【図８】
2015211928.tif 000010
【図９】
2015211928.tif 000011
【図１０】
2015211928.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2015211928.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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