(57)【要約】  第１の水１０ａ及び第２の水１０ｂが互いに隔てられると共に正極３０ａ及び負極３０ｂが互いに電気的に接続された状態で、正極３０ａの少なくとも一部が第１の水１０ａに浸漬されると共に負極３０ｂの少なくとも一部が第２の水１０ｂに浸漬されることにより、正極３０ａに接触した酸性水を得ると共に、負極３０ｂに接触した還元水を得る機能水作製工程を備え、正極３０ａが、標準電極電位が−２．００Ｖを超え１．１８Ｖ以下である金属を含む、機能水の製造方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の水及び第２の水が互いに隔てられると共に正極及び負極が互いに電気的に接続された状態で、前記正極の少なくとも一部が前記第１の水に浸漬されると共に前記負極の少なくとも一部が前記第２の水に浸漬されることにより、前記正極に接触した酸性水を得ると共に、前記負極に接触した還元水を得る機能水作製工程を備え、
前記正極が、標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下である金属を含む、機能水の製造方法。
【請求項２】
第１金属を含む第１金属部材が前記正極及び前記負極を有し、
前記第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、
前記機能水作製工程において前記負極が導電膜により被覆されている、請求項１に記載の機能水の製造方法。
【請求項３】
前記導電膜が導電性付与剤を含有する、請求項２に記載の機能水の製造方法。
【請求項４】
前記導電膜が、前記第１金属の標準電極電位よりも高い標準電極電位を有する金属を含む、請求項２又は３に記載の機能水の製造方法。
【請求項５】
第１金属を含む第１金属部材が前記正極及び前記負極を有し、
前記第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、
前記機能水作製工程において前記負極が表面改質されている、請求項１に記載の機能水の製造方法。
【請求項６】
第１金属を含む第１金属部材が前記正極を有し、
第２金属を含む第２金属部材が前記負極を有し、
前記第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、
前記第１金属の標準電極電位が前記第２金属の標準電極電位よりも低い、請求項１に記載の機能水の製造方法。
【請求項７】
前記第１金属及び前記第２金属の標準電極電位の差が０．２０Ｖよりも大きい、請求項６に記載の機能水の製造方法。
【請求項８】
前記第２金属部材が前記第２金属の合金を含む、請求項６又は７に記載の機能水の製造方法。
【請求項９】
前記第２金属部材における前記第２金属の含有率が、前記第２金属部材の全質量を基準として１０．０〜１００．０質量％である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１０】
前記第１金属が鉄を含む、請求項２〜９のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１１】
前記第１金属部材が前記第１金属の合金を含む、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１２】
前記第１金属部材における前記第１金属の含有率が、前記第１金属部材の全質量を基準として１０．０〜１００．０質量％である、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の水及び前記第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種が、純水、イオン交換水、雨水、水道水、河川水、井戸水、ろ過水、蒸留水、逆浸透水、泉水、湧水、ダム水及び海水からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の水及び前記第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種が溶存酸素を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１５】
前記機能水作製工程において、前記正極及び前記負極からなる群より選ばれる少なくとも一種に光を照射する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機能水の製造方法。
【請求項１６】
前記光が太陽光又は擬似太陽光である、請求項１５に記載の機能水の製造方法。
【請求項１７】
前記光のスペクトルにおいて強度が最大である波長が３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満である、請求項１５又は１６に記載の機能水の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の機能水の製造方法に用いる機能水生成器であって、
前記第１の水及び前記第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種を収容する容器と、前記正極と、前記負極と、を備える、機能水生成器。
【請求項１９】
金属イオン、コロイド、塩及び錯体からなる群より選ばれる少なくとも一種を、前記酸性水及び前記還元水からなる群より選ばれる少なくとも一種から除去する除去装置を更に備える、請求項１８に記載の機能水生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能水の製造方法及び機能水生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球上には約１４億ｋｍ３の水が存在している。このうち淡水は２．５％を占めるが、淡水のうち１．８％は氷河であるため、飲用水等に使用できる水は全体の０．７％程度である。また、一人当たりの年間の水使用量（工業用水及び生活用水の総和）と、一人当たりの国内総生産（ＧＤＰ）との間には相関が見られ、一部の国又は地域では、安全な飲料水、下水等の衛生環境を確保できていない。【０００３】
このような背景のもと、貴重な水資源の確保及び保全に関する研究が盛んに行われている。具体的には、ミネラルウォーター等の上水製造のための、原水の濾過及び殺菌技術、海水の淡水化技術、放射性同位体、重金属、有害有機物等の選択的除去技術、循環利用技術などが挙げられる。【０００４】
一方で、水に科学的な処理を施して、人体又は環境に有用な機能を付与した「機能水」が注目を集めている。機能水は、一般的にｐＨで分類されることが多い。ｐＨが１１．０以上のものは強還元水（強アルカリ水）と呼ばれ、膨潤作用及び溶解作用が大きく、油汚れの洗浄等に用いられる。ｐＨが８．０から９．５程度の還元水（アルカリ水）は、料理（アク抜き）等に用いられることがある。特に水道水又は天然水を電気分解して得られるアルカリイオン還元水（アルカリイオン水、電解還元水。単に「還元水」と呼ばれることもある）は、活性水素、カルシウムイオン等のミネラルを豊富に含み、胃腸症状の改善効果を有する。特にアルカリイオン還元水は、医薬品・医療機器等法（旧薬事法）に規定された「アルカリイオン整水器」による製造が義務付けられている。【０００５】
ｐＨが４．０から６．０程度の酸性水は、血管を引き締める効果（アストリンゼント効果）を有し、美容に用いられる他、殺菌及び消臭作用を有する場合がある。機能水としての強酸性水（ｐＨ：２．７以下）は次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含有することが多く、殺菌及び消臭作用が優れることから調理、医療器具除菌等に用いられることが多く、また、アトピー性皮膚炎に対する効果を有するとされている。【０００６】
上述の還元水及び酸性水は、一般的には水の電気分解によって得られる。具体的には、陽極及び陰極の２つの電極を水に接触させた状態で電極間に電圧をかけると、陽極では酸化反応（２Ｈ２Ｏ  →  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  ＋  Ｏ２）が起こり、陰極では還元反応（２Ｈ２Ｏ  ＋  ２ｅ＋  →  ２ＯＨ−  ＋  Ｈ２）が起こる。陽極では、水素イオン（Ｈ＋）濃度が高まることでｐＨが低くなり、酸性水が得られる。一方、陰極では、水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高まることでｐＨが高くなり、還元水が得られる。ここで、陽極と陰極とを隔膜等で隔てることで上述の酸性水及び還元水の混合が抑制される。さらに、前記隔膜がイオン交換膜である場合は、電気分解中の電気的中性を保つために、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）等の陽イオンが陰極側に移動し、塩化物イオン（Ｃｌ−）、炭酸イオン（ＣＯ３２−）等の陰イオンが陽極側に移動することがある。このような従来の水の電気分解では、白金（Ｐｔ）の陽極及び陰極が用いられる傾向がある。【０００７】
水の電気分解を効率よく行う検討、及び、電気分解により得られた機能水を効果的に応用する検討が行われている。下記特許文献１には、電解槽における電極板の配置を工夫することで、過剰なｐＨの上昇を抑え、かつ、溶存水素濃度が高い還元水を製造する方法が開示されている。また、下記特許文献２には、電気分解機構が光電変換素子を備えることで、光電変換により得られた電力で水の電気分解が補助的に行われ、必要な電力を低く抑える方法が開示されている。【０００８】
下記特許文献３には、水の電気分解で得られた強酸性水を脱臭及び殺菌に活用すると共に、強アルカリ水を空気中汚染微粒子の洗浄に活用する空気清浄装置が開示されている。また、下記特許文献４には、水の電気分解で得られた酸性水を殺菌用又は抗菌用の洗浄水として活用する方法、及び、アルカリ水を防食用又は調理用の補給水として活用する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−８３６５５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１３５１６号公報
【特許文献３】特開２００９−４８７号公報
【特許文献４】特開平１０−３３７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の特許文献の技術は、機能水を効率よく得る、又は、効率よく活用する上で有効であるが、いずれも機能水を得るために一般的な水の電気分解の原理を用いるためエネルギーが必要である。【００１１】
さらに、水の電気分解では、純水の抵抗が高いために、事前に電解質をイオンとして加えておく必要がある。水道水を用いる場合は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、塩化物イオン（Ｃｌ−）、炭酸イオン（ＣＯ３２−）等が含まれている。ここで、電気分解中に陰極側で水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高まると、電気的中性を保つために、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）等の陽イオンが陰極側に移動し、炭酸イオンと共に炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が生成して陰極表面に析出することがあり（電極スケールの付着）、これが進行すると陰極表面が覆われ、電気分解が妨げられることがある。この対策としては、陽極及び陰極を定期的に入れ替えて陰極側を酸性雰囲気に曝すことで陰極表面のＣａＣＯ３を溶解させる、いわゆる「逆電洗浄」を施す必要があるが、電極構造が複雑になる、又は、電極触媒が劣化するといった課題がある。【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部エネルギーを要することなく簡便な方法で機能水を得ることが可能な機能水の製造方法、及び、当該機能水の製造方法に用いることが可能な機能水生成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面に係る機能水の製造方法は、第１の水及び第２の水が互いに隔てられると共に正極及び負極が互いに電気的に接続された状態で、前記正極の少なくとも一部が前記第１の水に浸漬されると共に前記負極の少なくとも一部が前記第２の水に浸漬されることにより、前記正極に接触した酸性水を得ると共に、前記負極に接触した還元水を得る機能水作製工程を備える。このような機能水の製造方法によれば、外部エネルギーを要することなく簡便な方法で機能水を得ることができる。【００１４】
また、従来の市販のアルカリイオン整水器においては、陰極における水素発生過電圧及び陽極における消耗安定性の観点から、高価な白金の電極を用いることがあり、設備のコストが上がってしまう。一方、上述の機能水の製造方法では、白金の電極を用いることなく機能水を得ることが可能であり、コストを削減できる。【００１５】
本発明の他の一側面に係る機能水生成器は、上述の機能水の製造方法に用いる機能水生成器であって、前記第１の水及び前記第２の水を収容する容器と、前記正極と、前記負極と、を備える。このような機能水生成器によれば、外部エネルギーを要することなく簡便な方法で機能水を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外部エネルギーを要することなく簡便な方法で機能水を得ることが可能な機能水の製造方法、及び、当該機能水の製造方法に用いることが可能な機能水生成器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、機能水の製造方法の一例を説明するための模式断面図である。
【図２】図２は、機能水の製造方法の他の例を説明するための模式断面図である。
【図３】図３は、機能水の製造方法の他の例を説明するための模式断面図である。
【図４】図４は、機能水の製造方法の他の例を説明するための模式断面図である。
【図５】図５は、正極及び負極の電気的接続体の一例を示す模式断面図である。
【図６】図６は、機能水の製造方法の一例における水のｐＨ変化を示す図である。
【図７】図７は、正極及び負極の電気的接続体の他の例を示す模式断面図である。
【図８】図８は、正極及び負極の電気的接続体の他の例を示す模式断面図である。
【図９】図９は、正極及び負極の電気的接続体の他の例を示す模式断面図である。
【図１０】図１０は、実施例２における水のｐＨの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、下記実施形態に限られるものではない。本発明の実施形態では、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００１９】
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の目的が達成されれば、本用語に含まれる。「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に形成される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。図面において、同等の構成要素には同一の符号を付す。
【００２０】
また、本明細書において、「正極」との語は、電気的に接続された部材のうち、アノード反応が起こり、金属イオン及び電子を生成するものを言う。また、本明細書において、「負極」との語は、電気的に接続された部材のうち、カソード反応が起こり、水酸化物イオンを生成するものを言う。
【００２１】
本実施形態に係る機能水の製造方法は、第１の水及び第２の水が互いに隔てられると共に正極及び負極が互いに電気的に接続された状態で、前記正極の少なくとも一部が前記第１の水に浸漬されると共に前記負極の少なくとも一部が前記第２の水に浸漬されることにより、前記正極に接触した酸性水を得ると共に、前記負極に接触した還元水を得る機能水作製工程を備える。本実施形態に係る機能水生成器は、本実施形態に係る機能水の製造方法に用いる機能水生成器であって、前記第１の水及び前記第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種を収容する容器と、前記正極と、前記負極と、を備える。
【００２２】
本実施形態に係る機能水の製造方法及び機能水生成器は、水を酸性水及び還元水に分離する、水のイオン分離方法及び水のイオン分離デバイスである。
【００２３】
電極（正極及び負極）の少なくとも一部が水（第１の水及び第２の水）に浸漬していればよい。すなわち、電極の全部が水に浸漬してよく、電極の一部が水に浸漬してもよい。
【００２４】
水（第１の水及び第２の水）の供給、電極（正極及び負極）の水への浸漬、正極及び負極の電気的接続等の順序は限定されない。例えば、水を供給した後に電極を水へ浸漬してよく、電極が配置された状態で水を供給してもよい。正極及び負極が互いに電気的に接続された状態で電極を水に浸漬してよく、電極を水に浸漬した後に正極及び負極を互いに電気的に接続してもよい。
【００２５】
第１の水及び第２の水は、互いに接触することなく隔てられている。第１の水及び第２の水を隔てる方法としては、区隔材によって隔てる方法；互いに異なる複数の容器を用いる方法；電極によって隔てる方法等が挙げられる。第１の水及び第２の水は、同一の容器内で隔離されてよく、互いに異なる複数の容器内に収容されることにより隔離されてもよい。第１の水及び第２の水は、電極（正極及び／又は負極）を有する１つ又は複数の金属部材によって隔てることができる。
【００２６】
正極及び負極は、直接接触することにより互いに電気的に接続されてよく、導電部材を介して互いに電気的に接続されてもよい。電極の種類及び材質、区隔材の材質等に応じて、正極及び負極を電気的に接続する方法を適宜選択することができる。正極及び負極は、例えば長尺であるが、容器の底面に略平行に延在していてよく、容器の底面に略直交する方向に延在していてもよい。
【００２７】
図１に示されるように、機能水生成器の第１態様として機能水生成器１００ａは、水１０（第１の水１０ａ及び第２の水１０ｂ）を収容する容器２０と、正極３０ａと、負極３０ｂと、区隔材４０と、を備える。第１の水１０ａ及び第２の水１０ｂは、区隔材４０によって互いに隔てられている。正極３０ａ及び負極３０ｂは、電気的接続体５０を構成しており、直接接触することにより互いに電気的に接続されている。正極３０ａ及び負極３０ｂは、長尺であり、容器２０の底面に略平行に延在している。電気的接続体５０は、区隔材４０を貫通している。正極３０ａは第１の水１０ａに完全に浸漬しており、負極３０ｂは第２の水１０ｂに完全に浸漬している。
【００２８】
図２に示されるように、機能水生成器の第２態様として機能水生成器１００ｂは、導電部材（例えば配線部材）３０ｃを介して正極３０ａ及び負極３０ｂが互いに電気的に接続されている点で機能水生成器１００ａとは異なる。電気的接続体５０は、正極３０ａ、負極３０ｂ及び導電部材３０ｃを有している。
【００２９】
図３に示されるように、機能水生成器の第３態様として機能水生成器１００ｃは、容器２０が、第１の水１０ａを収容する第１の容器２０ａと、第２の水１０ｂを収容する第２の容器２０ｂと、を有する点、及び、区隔材４０が配置されておらず、導電部材３０ｃが容器２０の外部（水１０の外部）を経由して正極３０ａ及び負極３０ｂに接続されている点で機能水生成器１００ｂとは異なる。
【００３０】
図４に示されるように、機能水生成器の第４態様として機能水生成器１００ｄは、区隔材４０が配置されておらず、容器２０の底面に略直交する方向に延在する正極３０ａ及び負極３０ｂによって第１の水１０ａ及び第２の水１０ｂが互いに隔てられている点で機能水生成器１００ａとは異なる。
【００３１】
機能水生成器は、金属イオン、コロイド、塩及び錯体からなる群より選ばれる少なくとも一種の不純物を、酸性水及び還元水からなる群より選ばれる少なくとも一種から除去する除去装置（不純物除去装置）を備えてよい。金属イオンとしては、後述の第１金属のイオン及び後述の第２金属のイオンからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。除去装置としては、難溶性のコロイド、錯体等の沈殿物を含んだ水をろ過して回収する機構；水溶性のイオンを含んだ水に酸素を供給することにより水溶性のイオンを難溶性のイオンに酸化した後、沈殿物として回収する機構などが挙げられる。
【００３２】
＜電気的接続体＞
（第１実施形態）
第１実施形態では、第１金属を含む第１金属部材が正極及び負極を有し、第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、機能水作製工程において負極が導電膜により被覆されている。第１実施形態に係る電気的接続体としては、図５に示される電気的接続体５０ａを用いることができる。電気的接続体５０ａは、第１金属を含む金属部材（第１金属部材）６０と、導電膜（導電性保護膜）７０と、を有する。第１金属の標準電極電位は、−２．００Ｖよりも高い。金属部材６０は、正極３０ａ及び負極３０ｂを有しており、負極３０ｂが導電膜７０により被覆されている。金属部材６０のうち導電膜７０によって被覆されていない部分が正極３０ａとして機能し、金属部材６０のうち導電膜７０によって被覆されている部分が負極３０ｂとして機能する。正極３０ａ及び負極３０ｂは、金属部材６０から構成されている。第１実施形態における機能水作製工程では、負極３０ｂが導電膜７０により被覆されている。金属部材６０において導電膜７０により被覆する部分の範囲は特に限定されず、例えば、金属部材６０が長尺である場合、金属部材６０の長手方向における略半分を導電膜７０によって被覆してよい。第１実施形態に係る機能水の製造方法は、機能水作製工程の前に、負極３０ｂの表面に導電膜７０を配置する工程を備えてよい。
【００３３】
第１実施形態において機能水が生成する機構（水がイオン分離する機構）について説明する。なお、機能水が生成する機構は、以下の機構に限定されない。
【００３４】
金属部材を水中に浸漬した場合は、電池作用に基づいた電気化学反応によって腐食が進行する。すなわち、水中では金属がイオン化し、下記反応式（１）に示されるとおり、金属イオン（Ｍｎ＋）が生じる。一般的に、金属の腐食反応は、金属が金属イオンとなって溶解するアノード反応と、水中の酸化剤が還元されるカソード反応とが組み合わさった反応である。下記反応式（１）に示される反応は、アノード反応である。下記反応式（２）に示される反応、及び、下記反応式（３）に示される反応は、いずれもカソード反応である。下記反応式（２）に示される反応は、水が酸性である場合に起こる。下記反応式（３）に示される反応は、水が中性又はアルカリ性である場合、又は、水中に溶存酸素が含まれる場合に起こる。なお、水中に溶存酸素が含まれない場合は、下記反応式（４）に示されるとおり、下記反応式（１）に示される反応で生じた電子が水を分解することで、水酸化物イオン（ＯＨ−）及び水素ガス（Ｈ２）が生じる場合がある。ここで、金属の標準電極電位が正である場合、一般的には、下記反応式（１）に示されるアノード反応は起きないと考えられる。ただし、水中の水素イオン（Ｈ＋）濃度又は溶存酸素濃度によっては金属がイオン化し、下記反応式（５）に示されるとおり、金属イオン（Ｍｎ＋）が生じる。下記反応式（１）又は下記反応式（５）の反応によって水中に溶け出した金属イオン（Ｍｎ＋）は、下記反応式（３）又は下記反応式（４）の反応により生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）と反応する。その結果、下記反応式（６）に示されるとおり、水酸化物（Ｍ（ＯＨ）ｎ）が生じる。金属の種類によっては、下記反応式（７）に示されるとおり、水酸化物（Ｍ（ＯＨ）ｎ）から別の水酸化物（例えば、Ｍ（ＯＨ）ｎ＋１）が生じる場合がある。下記反応式（７）は、水酸化物（Ｍ（ＯＨ）ｎ）が水中の溶存酸素によって酸化される反応である。また、下記反応式（８）に示されるとおり、水酸化物（Ｍ（ＯＨ）ｎ）が水と直接反応することで別の水酸化物（例えば、Ｍ（ＯＨ）ｎ＋１）が生じる場合もある。その後、水酸化物から水分子が離脱することで、下記反応式（９）に示されるとおり、酸化物（ＭＯｘ）が生じる。
Ｍ→Ｍｎ＋＋ｎｅ−      （１）
２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２      （２）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−      （３）
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ２      （４）
２Ｍ＋Ｏ２＋２ｎＨ＋→２Ｍｎ＋＋２Ｈ２Ｏ      （５）
Ｍｎ＋＋ｎＯＨ−→Ｍ（ＯＨ）ｎ      （６）
４Ｍ（ＯＨ）ｎ＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２→４Ｍ（ＯＨ）ｎ＋１      （７）
Ｍ（ＯＨ）ｎ＋Ｈ２Ｏ→Ｍ（ＯＨ）ｎ＋１＋Ｈ＋＋ｅ−      （８）
Ｍ（ＯＨ）ｎ→ＭＯｘ＋（ｎ−ｘ）Ｈ２Ｏ      （９）
【００３５】
上記反応式（１）に示されるアノード反応、及び、上記反応式（２）又は（３）に示されるカソード反応は、金属部材の表面の同一箇所又は隣接箇所で進行するため、一般的には局部電池（Ｌｏｃａｌ  ｃｅｌｌ）と呼ばれることがある。このような場合、例えば、上記反応式（３）に示されるカソード反応による水酸化物イオン（ＯＨ−）の生成に起因した還元水の生成と、上記反応式（８）に示される水酸化物と水との反応による水素イオン（Ｈ＋）の生成に起因した酸性水の生成と、が同時に起こったとしても、従来、両者の分離は困難であった。
【００３６】
一方、第１実施形態では、上述の構成を有することにより、以下に示される機構で機能水（酸性水及び環元水）を分離できるものと推測する。すなわち、金属部材６０では、導電膜７０によって被覆されていない正極３０ａにおいてアノード反応が優先的に進行し、導電膜７０によって被覆されている負極３０ｂにおいてカソード反応が優先的に進行する。そして、正極３０ａ側の水と負極３０ｂ側の水とが隔てられていることにより、正極３０ａ側では水素イオン（Ｈ＋）濃度が高くなり、負極３０ｂ側では水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高くなる。
【００３７】
導電膜７０の種類及び効果については後述するが、以下では、第１金属が鉄（Ｆｅ）である場合の例について詳細に説明する。
【００３８】
第１実施形態において、電気的に接続された正極３０ａ及び負極３０ｂを水中に浸漬した場合、正極３０ａでは、下記反応式（１ａ）に示される鉄の腐食反応が進行する。ここで、例えば、水が中性であり、かつ、溶存酸素を含む場合には、下記反応式（１ａ）に対応した上記反応式（３）が起こる。すなわち、正極３０ａ内で上述の局部電池が形成されることがあるが、負極３０ｂでは、導電膜７０で覆われているため鉄の腐食反応が起こりづらく、上記反応式（３）が負極３０ｂで優先的に起こる。つまり、正極３０ａのアノード反応で生じた電子の大部分が負極３０ｂに移動する。なお、水中に溶存酸素が含まれていない場合には、正極３０ａのアノード反応で生じた電子の一部が、上記反応式（４）に示される反応に費やされると考えられる。
【００３９】
正極３０ａでは、上記反応式（３）に示される局部電池としてのカソード反応、又は、上記反応式（４）に示される電子による水の分解反応によって生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）と、下記反応式（１ａ）で生じた鉄イオン（Ｆｅ２＋）とが反応し、下記反応式（６ａ）に示されるとおり、水酸化鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）２）が生じる。その後、下記反応式（７ａ）に示される水酸化鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）２）の溶存酸素による酸化反応、及び、下記反応式（８ａ）に示される水酸化鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）２）と水との直接反応によって水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）及び水素イオン（Ｈ＋）が生じる。これら一連の反応により、正極３０ａでは、下記反応式（８ａ）により生じた水素イオン（Ｈ＋）濃度が高くなり、正極３０ａ側の水が酸性水に変わり、負極３０ｂでは、上記反応式（３）により生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高くなり、負極３０ｂ側の水が還元水に変わる。なお、正極３０ａ側で生じた水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）から水分子が脱離することで、下記反応式（９ａ）に示されるとおり、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が生じる。
２Ｆｅ→２Ｆｅ２＋＋４ｅ−      （１ａ）
Ｆｅ２＋＋２ＯＨ−→Ｆｅ（ＯＨ）２      （６ａ）
４Ｆｅ（ＯＨ）２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２→４Ｆｅ（ＯＨ）３      （７ａ）
Ｆｅ（ＯＨ）２＋Ｈ２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）３＋Ｈ＋＋ｅ−    （８ａ）
２Ｆｅ（ＯＨ）３→Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ      （９ａ）
【００４０】
図６は、上述の機構を更に詳細に説明するためのグラフであり、水のイオン分離方法における正極側の水及び負極側の水のｐＨ変化を示すグラフである。図６において、実線は正極側のｐＨ変化を示し、破線は負極側のｐＨ変化を示す。
正極では、まず、水に浸漬した直後にｐＨの上昇が見られる（図中Ａの領域）。これについては、上記反応式（３）に示される局部電池としてのカソード反応、又は、上記反応式（４）に示される電子による水の分解反応によって生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）によるものである。次いで、ｐＨが低下する（図中Ｂの領域）。これについては、上記反応式（６ａ）の反応が生じることにより水酸化物イオン（ＯＨ−）が消費されることによる。その後、ｐＨが更に低下することにより正極側の水が酸性水になる（図中Ｃの領域）。これについては、上記反応式（８ａ）によって負極側の水中の水素イオン（Ｈ＋）濃度が高まるためである。更に時間が経過すると、上記反応式（９ａ）による水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）からの水の脱離反応が支配的になり、ｐＨ変化はほとんど起こらなくなる（図中Ｄの領域）。
一方、負極では、一貫して上記反応式（３）に示されるカソード反応が起こるため、負極側の水中の水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高まることによりｐＨは上昇する。
最終的に、正極側の水と負極側の水とを隔てた状態では、正極側で酸性水が生成すると共に負極側で還元水が生成し、本実施形態では、これら酸性水及び環元水を分離できる。
【００４１】
［導電膜］
導電膜は、導電性を有していればよい。負極の表面が導電膜で覆われていることにより、水中における第１金属と水との接触が抑制され、上記反応式（１）（第１金属が鉄である場合の上記反応式（１ａ））に示される腐食反応が進行せず、かつ、例えば上記反応式（３）に示されるカソード反応が促進される。
【００４２】
導電膜は、導電性付与剤を含有することができる。導電性付与剤としては、金属、炭素材料（カーボン）等からなる導電性粒子を用いることができる。
【００４３】
機能水の製造方法は、機能水作製工程の前に、導電膜により負極を被覆する導電膜形成工程を備えてよい。導電膜形成工程において導電膜は、導電性付与剤を含有する組成物を負極の表面に塗布した後に、乾燥、硬化又は焼結させて形成することができる。導電性付与剤を含有する組成物としては、例えば、導電性付与剤を液体（有機溶剤等）に分散させて得られるインク又はペーストが挙げられる。例えば、油性マジックを金属部材の表面に塗布した後に乾燥させることにより導電膜を形成可能であり、油性マジックで塗装した部分を負極として使用することができる。
【００４４】
導電膜は、金属部材に含まれる第１金属の標準電極電位よりも高い標準電極電位を有する金属を含んでよい。第１金属の標準電極電位よりも高い標準電極電位を有する金属は、後述の第２金属であってよい。導電膜は、機能水を得やすい観点から、金を含むことが好ましい。例えば、負極において、金属部材と、第２金属を含む導電膜とが電気的に接続されていることにより、水中に浸漬した際にガルバニック腐食が起こり、第２金属の腐食速度が小さくなり、上記反応式（３）に示されるカソード反応が促進する。すなわち、第１金属の標準電極電位よりも高い標準電極電位を有する金属を成膜した箇所を負極として用いる構造は、後述の第３実施形態と同等である。
【００４５】
導電膜として、第１金属の標準電極電位よりも高い標準電極電位を有する金属を成膜する方法は、特に制限されず、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いてよい。また、無電解めっき法を用いて成膜してもよく、スクリーン印刷、インクジェット等により、標準電極電位の高い金属を含むペーストを金属部材の表面に塗布した後、加熱等によってペーストを乾燥、硬化又は焼結させることで、導電膜を成膜してよい。この場合、薬液による金属部材の溶解、腐食又は剥離、加熱処理による金属部材の過度の酸化等が生じないように成膜の諸条件を適宜選定できる。
【００４６】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る電気的接続体について説明する。第２実施形態では、第１金属を含む第１金属部材が正極及び負極を有し、第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、機能水作製工程において負極が表面改質されている。以下では、第２実施形態において第１実施形態と共通する事項の説明は場合により省略する。
【００４７】
図７に示されるように、第２実施形態に係る電気的接続体５０ｂは、第１金属を含む金属部材（第１金属部材）６０を有する。第１金属の標準電極電位は、−２．００Ｖよりも高い。金属部材６０は表面改質層６０ａを有している。金属部材６０は正極３０ａ及び負極３０ｂを有しており、金属部材６０のうち表面改質層６０ａが形成されていない部分が正極３０ａとして機能し、金属部材６０のうち表面改質層６０ａが形成されている部分が負極３０ｂとして機能する。正極３０ａ及び負極３０ｂは、金属部材６０から構成されている。第２実施形態における機能水作製工程では、負極３０ｂが表面改質されている。金属部材６０において表面改質する範囲は特に限定されず、例えば、金属部材６０が長尺である場合、金属部材６０の長手方向における略半分を表面改質してよい。第２実施形態に係る機能水の製造方法は、機能水作製工程の前に、負極３０ｂを表面改質する表面改質工程を備えてよい。
【００４８】
第２実施形態において機能水が生成する機構（水がイオン分離する機構）は、第１実施形態において導電膜を用いたことに代えて第２実施形態において表面改質層６０ａを用いたこと以外は第１実施形態と同様である、と本発明者らは推測する。すなわち、第２実施形態における金属部材６０では、表面改質層６０ａが形成されていない正極３０ａにおいてアノード反応が優先的に進行し、表面改質層６０ａが形成されている負極３０ｂにおいてカソード反応が優先的に進行する。そして、正極３０ａ側の水と負極３０ｂ側の水とが隔てられていることにより、正極３０ａ側では水素イオン（Ｈ＋）濃度が高くなり、負極３０ｂ側では水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高くなる。
【００４９】
［表面改質］
表面改質は、例えば、金属部材の表面の機械加工、化学処理又は放電処理により行われてよい。機械加工としては、研磨紙、バフ、砥石等を用いた研削加工；ブラスト加工などが挙げられる。化学処理としては、酸又はアルカリによるエッチング等が挙げられる。放電処理としては、グロー放電処理又はアーク放電処理等が挙げられる。
【００５０】
表面改質層は、汚染物質除去層、表面活性層等と言い換えることができる。金属部材のうち、表面改質層を形成した箇所が負極として機能する機構について説明する。
【００５１】
一般的に、金属表面は自然酸化被膜で覆われていることが多い。例えば、アルミニウムを用いる場合、表面が酸化アルミニウムの不動体で覆われることにより、水中に浸漬した場合でも腐食の進行が抑制されることがある。このとき、金属表面に汚染物質が付着していると、上述の酸化被膜が局所的に破壊され、その場所で、上記反応式（１）に示した腐食反応が進行すると考えられる。汚染物質としては、洗浄剤、人体からの汗、フラックス、腐食性ガス、油等が挙げられる。従って、これら汚染物質を除去することによって、金属表面は自然酸化被膜で均一に覆われることになるので、表面改質しない箇所（正極）よりも金属の腐食が起こりづらい（すなわち、表面改質層を設けた側が負極として機能する）。
なお、上記酸化被膜の局所的な破壊は、加工等による傷によっても起こると思われる。その場合は、傷を含んだ層を除去し、金属表面を平坦化すれば同じ効果が得られる。
【００５２】
表面改質層としての表面活性層は、例えば、放電処理等により発生するプラズマ粒子などによって金属表面の分子結合鎖が分解された状態を言う。これにより、処理後の金属表面は大気中の酸素で終端され、均一な自然酸化被膜で覆われ、以降の腐食の進行が抑制されると考えられる。
【００５３】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る電気的接続体について説明する。第３実施形態では、第１金属を含む第１金属部材が正極を有し、第２金属を含む第２金属部材が負極を有し、第１金属の標準電極電位が−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であり、第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低い。以下では、第３実施形態において第１実施形態及び第２実施形態と共通する事項の説明は場合により省略する。
【００５４】
図８に示されるように、第３実施形態に係る電気的接続体５０ｃは、第１金属を含む金属部材（第１金属部材）８０ａと、第２金属を含む金属部材（第２金属部材）８０ｂと、を有する。金属部材８０ａは正極３０ａを有しており、金属部材８０ｂは負極３０ｂを有している。電気的接続体５０ｃでは、金属部材８０ａが正極３０ａとして機能し、金属部材８０ｂが負極３０ｂとして機能する。正極３０ａは金属部材８０ａから構成されており、負極３０ｂは金属部材８０ｂから構成されている。金属部材８０ａと金属部材８０ｂとは、直接接触することにより互いに電気的に接続されている。第１金属の標準電極電位は、−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下である。第１金属の標準電極電位は第２金属の標準電極電位よりも低い。
【００５５】
第３実施形態において機能水が生成する機構（水がイオン分離する機構）について説明する。なお、機能水が生成する機構は、以下の機構に限定されない。
【００５６】
第３実施形態では、正極３０ａである金属部材８０ａにおいてアノード反応が優先的に進行し、負極３０ｂである金属部材８０ｂにおいてカソード反応が優先的に進行する。また、正極３０ａ側の水と負極３０ｂ側の水とを隔てることにより、正極３０ａ側では水素イオン（Ｈ＋）濃度が高くなり、負極３０ｂ側では水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高くなる。
これは、例えば、以下のようにして考えることができる。すなわち、金属部材８０ａと金属部材８０ｂとが電気的に接続されていることにより、水中に浸漬した際にガルバニック腐食が起こる。ガルバニック腐食は、標準電極電位が異なる２種類の金属を水中で接触させたときに生じる。２種類の金属のうち、標準電極電位が低い金属を「卑な金属」という。２種類の金属のうち、標準電極電位が高い金属を「貴な金属」という。貴な金属と共に水中に浸された卑な金属の腐食速度は、卑な金属のみを水中に浸したときの卑な金属の腐食速度よりも大きくなる。卑な金属と共に水中に浸された貴な金属の腐食速度は、貴な金属のみを水中に浸したときの貴な金属の腐食速度よりも小さくなる。第３実施形態では、第１金属の標準電極電位は第２金属の標準電極電位よりも低い。つまり、第１金属が卑な金属であり、第２金属が貴な金属である。第１金属が卑な金属であり、第２金属が貴な金属である場合、ガルバニック腐食により、卑な第１金属を含む第１金属部材が優先的に腐食する（すなわち、上記反応式（１）に示される反応が進行する）。
【００５７】
金属部材８０ａと金属部材８０ｂとは電気的に接続されているため、上記反応式（１）に示される反応で生じた電子（ｅ−）が金属部材８０ａから金属部材８０ｂへ流れ込み、金属部材８０ｂの表面で上記反応式（２）又は（３）のカソード反応が優先的に起こる。特に、水が中性又はアルカリ性である場合、又は、水中に溶存酸素が含まれる場合には、上記反応式（３）に示される反応が進行する。その結果、正極３０ａである金属部材８０ａでは、上記反応式（１）に示される金属の腐食反応（アノード反応）がまず起こり、次いで、上記反応式（３）に示される局部電池としてのカソード反応、又は、上記反応式（４）に示される電子による水の分解反応によって生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）と、上記反応式（１）で生じた金属イオンとが反応し、上記反応式（６）に示されるとおり水酸化物が生じる。さらに、上記反応式（８）に示される水酸化物と水との直接反応によって水素イオン（Ｈ＋）濃度が高くなり、正極３０ａ側の水が酸性水に変わる。一方、負極３０ｂとしての金属部材８０ｂでは、上記反応式（３）により生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）濃度が高くなり、負極３０ｂ側の水が還元水に変わる。
【００５８】
第３実施形態に係る電気的接続体は、図９に示される電気的接続体５０ｄであってもよい。電気的接続体５０ｄは、第１金属を含む金属部材（第１金属部材）９０ａと、第２金属を含む金属部材（第２金属部材）９０ｂと、金属部材９０ａ及び金属部材９０ｂを電気的に接続する導電部材３０ｃと、を有する。金属部材９０ａは正極３０ａを有しており、金属部材９０ｂは負極３０ｂを有している。電気的接続体５０ｄでは、金属部材９０ａが正極３０ａとして機能し、金属部材９０ｂが負極３０ｂとして機能する。金属部材９０ａと金属部材９０ｂとは、導電部材３０ｃを介して互いに電気的に接続されている。第１金属の標準電極電位は、−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下である。第１金属の標準電極電位は第２金属の標準電極電位よりも低い。
【００５９】
（第１金属及び第２金属）
第１実施形態〜第３実施形態に係る電気的接続体の第１金属部材に含まれる第１金属の標準電極電位は−２．００Ｖよりも高い。標準電極電位とは、液体中における酸化還元反応系における電子のやり取りの際に発生する電位である。水中における各元素の電極反応及び各元素の標準電極電位を表１及び表２に示す。標準電極電位は、金属の腐食しやすさを示す尺度としても用いられる。水に溶けやすく、イオン化しやすい金属の標準電極電位は低い。標準電極電位が−２．００Ｖより高い第１金属を用いることで第１金属と水との過度な反応（第１金属と水との直接的な反応）が抑えられる。その結果、上述の機構による水のイオン分離が効果的に進行する。
【００６０】
【表１】
2020059171.tif 000003
【００６１】
【表２】
2020059171.tif 000004
【００６２】
第１金属の標準電極電位は、第１金属と水との反応性、及び、第１金属のイオンの水への溶解性の観点から、−２．００Ｖよりも高いことが好ましく、−１．８０Ｖ以上であることがより好ましく、−１．７０Ｖ以上であることが更に好ましく、−１．５０Ｖ以上であることが特に好ましく、−１．００Ｖ以上であることが極めて好ましく、−０．８０Ｖ以上であることが非常に好ましく、−０．５０Ｖ以上であることがより一層好ましい。第１金属の標準電極電位は、第１金属と水との反応性、及び、第１金属のイオンの水への溶解性の観点から、１．１８Ｖ以下であることが好ましく、１．１８Ｖ未満であることがより好ましく、１．００Ｖ以下であることが更に好ましく、０．８０Ｖ以下であることが特に好ましく、０．６０Ｖ以下であることが極めて好ましく、０．５０Ｖ以下であることが非常に好ましく、０．４０Ｖ以下であることがより一層好ましく、０．２０Ｖ以下であることが更に好ましく、０Ｖ未満であることが特に好ましい。第１金属の標準電極電位は、第１金属と水との反応性、及び、第１金属のイオンの水への溶解性の観点から、−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であることが好ましく、−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ未満であることがより好ましく、−２．００Ｖよりも高く１．００Ｖ以下であることが更に好ましく、−１．８０〜０．８０Ｖであることが特に好ましく、−１．７０〜０．６０Ｖであることが極めて好ましく、−１．５０〜０．５０Ｖであることが非常に好ましく、−１．００〜０．４０Ｖであることがより一層好ましく、−０．８０〜０．２０Ｖであることが更に好ましく、−０．５０Ｖ以上０Ｖ未満であることが特に好ましい。
【００６３】
第１金属は、例えば、銅、ビスマス、タングステン、鉛、錫、モリブデン、ニッケル、コバルト、インジウム、カドミウム、鉄、亜鉛、クロム、イッテルビウム、ニオブ、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、トリウム、ベリリウム及びユウロピウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。銅の標準電極電位としては、０．５２Ｖを用いることができる。
【００６４】
第１金属は、機能水を得やすい観点から、鉄及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、鉄を含むことがより好ましい。例えば、第１金属が鉄を含むことにより、正極における腐食反応（上記反応式（１ａ））、水酸化物の生成反応（上記反応式（６ａ）、（７ａ）及び（８ａ））、並びに、水素イオンの生成反応（上記反応式（８ａ））が効果的に進行し、機能水の分離に適している。
【００６５】
第３実施形態に係る電気的接続体の第２金属部材に含まれる第２金属の標準電極電位は、例えば−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下である。第３実施形態において、第１金属の標準電極電位は第２金属の標準電極電位よりも低い。これにより、正極としての第１金属の腐食が進行しやすい。
【００６６】
第２金属の標準電極電位は、第２金属と水との反応性、及び、第２金属のイオンの水への溶解性の観点から、−２．００Ｖよりも高いことが好ましく、−１．９９Ｖ以上であることがより好ましく、−１．９０Ｖ以上であることが更に好ましく、−１．８０Ｖ以上であることが特に好ましく、−１．７０Ｖ以上であることが極めて好ましく、−１．５０Ｖ以上であることがより一層好ましく、−１．２０Ｖ以上であることが更に好ましい。第２金属の標準電極電位は、第２金属と水との反応性、及び、第２金属のイオンの水への溶解性の観点から、１．１８Ｖ以下であることが好ましく、１．００Ｖ以下であることがより好ましく、０．８０Ｖ以下であることが更に好ましく、０．６０Ｖ以下であることが特に好ましく、０．５０Ｖ以下であることが極めて好ましく、０．４０Ｖ以下であることが非常に好ましい。第２金属の標準電極電位は、第２金属と水との反応性、及び、第２金属のイオンの水への溶解性の観点から、−２．００Ｖよりも高く１．１８Ｖ以下であることが好ましく、−２．００Ｖよりも高く１．００Ｖ以下であることがより好ましく、−１．９９〜１．００Ｖであることが更に好ましく、−１．９０〜１．００Ｖであることが特に好ましく、−１．８０〜０．８０Ｖであることが極めて好ましく、−１．７０〜０．６０Ｖであることが非常に好ましく、−１．５０〜０．５０Ｖであることがより一層好ましく、−１．２０〜０．４０Ｖであることが更に好ましい。同様の観点から、第２金属の標準電極電位は、−１．９９〜１．１８Ｖ又は−１．９０〜１．１８Ｖであることがより好ましい。第１金属及び第２金属の標準電極電位の差は、正極としての第１金属の腐食が進行しやすい観点から、０．２０Ｖよりも大きいことが好ましい。
【００６７】
第２金属としては、第１金属とは異なる金属が選択される。第２金属は、例えば、金、白金、イリジウム、パラジウム、銀、ロジウム、銅、ビスマス、タングステン、鉛、錫、モリブデン、ニッケル、コバルト、インジウム、カドミウム、鉄、亜鉛、クロム、イッテルビウム、ニオブ、バナジウム、マンガン、ジルコニウム及びチタンからなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。
【００６８】
第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低い限り、第１金属と第２金属との組み合わせは特に制限されない。第１金属と第２金属との組み合わせとしては、例えば、第１金属が亜鉛であり、かつ、第２金属が銅である態様であってよい。第１金属が亜鉛であり、かつ、第２金属がタングステンである態様であってもよい。第１金属が亜鉛であり、かつ、第２金属がニッケルである態様であってもよい。第１金属が亜鉛であり、かつ、第２金属が銀である態様であってもよい。第１金属が鉄であり、かつ、第２金属が銅である態様であってもよい。第１金属がアルミニウムであり、かつ、第２金属が銅である態様であってもよい。第１金属がチタンであり、かつ、第２金属がタングステンである態様であってもよい。
【００６９】
第１金属部材は、第１金属（単体）を含む部材であればよく、特に制限されない。第１金属部材は、第１金属のみからなっていてもよい。第１金属部材は、第１金属に加えて第１金属の酸化物を含んでいてもよい。ただし、第１金属の酸化物のみからなる部材は、第１金属部材には相当しない。第１金属部材における第１金属の含有率は、正極における反応速度、及び、負極に移動する電子の総量の観点から、第１金属部材の全質量を基準として、１０．０〜１００．０質量％であることが好ましく、１５．０〜１００．０質量％であることがより好ましく、２０．０〜１００．０質量％であることが更に好ましく、５０．０〜１００．０質量％であることが特に好ましく、８０．０〜１００．０質量％であることが極めて好ましく、９０．０〜１００．０質量％であることが非常に好ましい。第１金属部材における第１金属の含有率は、第１金属部材の全質量を基準として１００．０質量％未満であってよい。第１金属部材における第１金属の含有率が高いほど、正極としての腐食反応が進行しやすく、水のイオン分離が効果的に行われる。
【００７０】
第２金属部材は、第２金属（単体）を含む部材であればよく、特に制限されない。第２金属部材は、第２金属のみからなっていてもよい。第２金属部材は、第２金属に加えて第２金属の酸化物を含んでいてもよい。ただし、第２金属の酸化物のみからなる部材は、第２金属部材には相当しない。第２金属部材における第２金属の含有率は、負極表面でのカソード反応の進行の観点から、第２金属部材の全質量を基準として、１０．０〜１００．０質量％であることが好ましく、１５．０〜１００．０質量％であることがより好ましく、２０．０〜１００．０質量％であることが更に好ましく、５０．０〜１００．０質量％であることが特に好ましく、８０．０〜１００．０質量％であることが極めて好ましく、９０．０〜１００．０質量％であることが非常に好ましい。第２金属部材における第２金属の含有率は、第２金属部材の全質量を基準として１００．０質量％未満であってよい。第２金属部材における第２金属の含有率が高いほど、負極でのカソード反応が進行しやすく、水のイオン分離が効果的に行われる。
【００７１】
金属部材は、合金を含んでいてもよい。第１金属部材は、第１金属の合金を含んでいてもよく、第１金属の合金のみからなっていてもよい。第１金属の合金の組成は、第１金属を含む組成であればよく、特に制限されない。第１金属の合金は、例えば、鉄合金、銅合金、亜鉛合金等であってよい。第２金属部材は、第２金属の合金を含んでいてもよく、第２金属の合金のみからなっていてもよい。第２金属の合金の組成は、第２金属を含む組成であればよく、特に制限されない。第２金属の合金は、例えば、鉄合金、銅合金、亜鉛合金等であってよい。第１金属が合金である場合、第１金属の標準電極電位は合金の標準電極電位であってよい。第２金属が合金である場合、第２金属の標準電極電位は合金の標準電極電位であってよい。第１金属部材が第１金属の合金を含み、かつ、第２金属部材が第２金属の合金を含む態様であってもよい。
【００７２】
鉄合金としては、Ｆｅ−Ｃ系合金、Ｆｅ−Ａｕ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ｃｅ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ系合金、Ｆｅ−Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｇａ系合金、Ｆｅ−Ｇｅ系合金、Ｆｅ−Ｍｇ系合金、Ｆｅ−Ｍｎ系合金、Ｆｅ−Ｍｏ系合金、Ｆｅ−Ｎ系合金、Ｆｅ−Ｎｂ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｐ系合金、Ｆｅ−Ｓ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｇ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ｆｅ−Ｔｉ系合金、Ｆｅ−Ｕ系合金、Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｆｅ−Ｗ系合金、Ｆｅ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。
【００７３】
銅合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｃｕ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ系合金、Ｃｕ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｍｎ系合金、Ｃｕ−Ｂｅ系合金、Ｃｕ−Ａｇ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金等が挙げられる。
【００７４】
亜鉛合金としては、Ｚｎ−Ｎｉ系合金、Ｚｎ−Ｓｂ系合金、Ｚｎ−Ｃｕ系合金、Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｚｎ−Ｍｇ系合金等が挙げられる。
【００７５】
第１金属の合金における第１金属の含有率は、正極における腐食反応効率の観点から、１０．０質量％以上であることが好ましく、１５．０質量％以上であることがより好ましく、２０．０質量％以上であることが更に好ましい。第１金属の合金における第１金属の含有率は、正極における腐食反応効率の観点から、９９．９質量％以下であることが好ましく、９９．８質量％以下であることがより好ましく、９９．５質量％以下であることが更に好ましい。第１金属の合金における第１金属の含有率は、正極における腐食反応効率の観点から、１０．０〜９９．９質量％であることが好ましく、１５．０〜９９．８質量％であることがより好ましく、２０．０〜９９．５質量％であることが更に好ましい。
【００７６】
第２金属の合金における第２金属の含有率は、負極におけるカソード反応効率の観点から、１０．０質量％以上であることが好ましく、１５．０質量％以上であることがより好ましく、２０．０質量％以上であることが更に好ましい。第２金属の合金における第２金属の含有率は、負極におけるカソード反応効率の観点から、９９．９質量％以下であることが好ましく、９９．８質量％以下であることがより好ましく、９９．５質量％以下であることが更に好ましい。第２金属の合金における第２金属の含有率は、負極におけるカソード反応効率の観点から、１０．０〜９９．９質量％であることが好ましく、１５．０〜９９．８質量％であることがより好ましく、２０．０〜９９．５質量％であることが更に好ましい。
【００７７】
第１金属部材は、不可避的に混入する他の原子を更に含んでいてもよい。不可避的に混入する他の原子の含有率は、例えば、第１金属部材の全質量を基準として、３．０質量％以下であってよい。第１金属部材に含まれる上記原子の含有率は、正極での腐食反応効率の観点から、１．０質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることが更に好ましく、０．２質量％以下であることが特に好ましい。第２金属部材は、不可避的に混入する他の原子を更に含んでいてもよい。不可避的に混入する他の原子の含有率は、例えば、第２金属部材の全質量を基準として３．０質量％以下であってよい。第２金属部材に含まれる上記原子の含有率は、負極におけるカソード反応効率の観点から、１．０質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることが更に好ましく、０．２質量％以下であることが特に好ましく、０．１質量％以下であることが極めて好ましい。
【００７８】
第１金属部材及び第２金属部材の形状は、特に制限されない。第１金属部材及び第２金属部材の形状としては、板状、ブロック状、丸線状、シート状、これらを組み合わせた形状等が挙げられる。第１金属部材及び第２金属部材の形状は、アノード反応及びカソード反応の反応場としての比表面積、金属部材としての体積抵抗、及び、水中への浸漬の作業性の観点から、板状、ブロック状又はシート状であることが好ましい。
【００７９】
（正極と負極との電気的接続方法）
正極と負極との電気的な接続方法は、特に制限されない。例えば、正極と負極とは直接接触してよい。正極と負極とは溶接されていてよい。正極と負極とは、導電部材を介して電気的に接続されてよい。正極と負極との電気的な接続とは、水を介した電気的接続を意味しない。
【００８０】
図２、図３及び図９では、正極と負極とが導電部材（例えば配線部材）を介して電気的に接続されている。これらの図では、正極と負極とが直接接触していない。導電部材の導電材料は、配線材料、ろう材及び半田からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでよい。配線材料としては、銅、銀、金、白金、アルミニウム、クロム、ニッケル、鉄、錫、鉛等が挙げられる。ろう材又は半田を介して正極と負極とを張り合わせることで正極と負極とを電気的に接続してよい。
【００８１】
ろう材を用いた接続は、電気伝導性を必要とする場合に有効である。正極及び負極からなる群より選ばれる少なくとも一種が薄く、正極と負極とを溶接することが難しい場合、ろう材を用いた接続が特に有効である。ろう材としては、公知の組成のものを用いることができる。ろう材は、銀ろう（Ａｇ−Ｃｕ−Ａｕ系合金）、黄銅ろう（Ｃｕ−Ｚｎ系合金）、リン銅ろう（Ｃｕ−Ｐ系合金）、アルミろう（Ａｌ−Ｓｉ系合金）等であってよい。
【００８２】
半田は、Ｓｎ−Ｐｂ系半田、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田等であってよい。環境に対する影響を考慮すると、半田は、実質的に鉛を含まないＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が好ましい。半田を用いて電気的な接続を行う際、半田を融点以上の温度に加熱してよい。具体的には、半田がＳｎ−Ｐｂ系半田である場合、半田を２３０〜３００℃の温度範囲に加熱して半田を溶融してよい。
【００８３】
＜区隔材＞
正極側の水と負極側の水とを隔てる区隔材の材質及び寸法は特に制限されない。区隔材の材質は、容器の材質と同じでよく、異なっていてもよい。区隔材の材質としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、セルロース樹脂、シリコン樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン、セロハン、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙、ポリオレフィン不織布、キュプラ不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン等が挙げられる。
【００８４】
水分子を通さず、特定のイオンのみを通す隔膜（具体的には、イオン伝導性高分子膜、イオン伝導性固体電解質膜、ポリオレフィン多孔質膜、セルロース多孔質膜等）を区隔材として用いることもできる。イオン伝導性高分子膜としては、例えば、カチオン交換膜及びアニオン交換膜が挙げられる。より具体的には、Ｓｅｌｅｍｉｏｎ  ＡＰＳ（登録商標）（ＡＧＣ社）、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔ社）、ネオセプタ（登録商標）（アストム社）等が挙げられる。カチオン交換膜としては、フッ素系イオン交換膜（例えば、ＤｕＰｏｎｔ社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ１１７）を用いることができる。
【００８５】
＜水＞
第１の水及び第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種の水は、純水、イオン交換水、雨水、水道水、河川水、井戸水、ろ過水、蒸留水、逆浸透水、泉水、湧水、ダム水及び海水からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでよい。水としては、正極におけるアノード反応効率、負極におけるカソード反応効率、及び、機能水の生産性の観点から、純水、イオン交換水、及び、水道水からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。ただし、自然由来の水として、河川水、井戸水、ダム水、海水等も好適に用いることができる。
【００８６】
水のｐＨは特に制限されない。水のｐＨは、例えば、５．０〜１０．０であってよい。ｐＨが５．０以上であることで、正極表面での上記反応式（２）に示した水素ガス発生に伴う電子の消費を抑えることができる。また、ｐＨが１０．０以下であることで、正極側での酸性水の生産性が向上する。水のｐＨは、機能水としての酸性水及び還元水の生産性の観点から、５．５〜９．５であることが好ましく、６．０〜９．０であることがより好ましい。水のｐＨは、５．５〜８．２、又は、５．５〜７．５であってよい。
【００８７】
水のｐＨは、例えば、（株）堀場製作所製のｐＨメーター（ＬＡＱＵＡａｃｔ、ポータブル型ｐＨメーター・水質計）によって測定してよい。
【００８８】
第１の水及び第２の水からなる群より選ばれる少なくとも一種の水は、溶存酸素を含むことが好ましい。水が溶存酸素を含むことによって、上記反応式（３）で示される負極でのカソード反応が効率よく進行し、水のイオン分離効率が向上する。水中の溶存酸素濃度は、負極におけるカソード反応効率及び機能水の生産性の観点から、例えば、水の全体積を基準として、０．５ｍｇ／Ｌ（ｍｇ／Ｌ＝ｐｐｍ）以上が好ましく、１．０ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、２．０ｍｇ／Ｌ以上が更に好ましい。水中の溶存酸素濃度の上限値は、例えば、１０．０ｍｇ／Ｌであってよい。
【００８９】
水中の溶存酸素濃度は、例えば、（株）堀場製作所製のｐＨメーター（ＬＡＱＵＡａｃｔ、ポータブル型ｐＨメーター・水質計）によって測定してよい。
【００９０】
水の電気伝導度は、特に制限されない、水の電気伝導度は、例えば、８００００μＳ／ｃｍ以下であってよい。水の電気伝導度は、正極におけるアノード反応効率、負極におけるカソード反応効率、及び、機能水の生産性の観点から、１００００μＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、５０００μＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１．０μＳ／ｃｍ以下であることが更に好ましい。水の電気伝導度の下限値は、例えば、０．０５μＳ／ｃｍであってよい。
【００９１】
水の電気伝導度は、例えば、（株）堀場製作所製のｐＨメーター（ＬＡＱＵＡａｃｔ、ポータブル型ｐＨメーター・水質計）によって測定してよい。
【００９２】
水の純度は、特に制限されない。水の純度とは、水に含まれる水分子の質量の割合を意味する。水の純度は、例えば、水の全質量を基準として、８０．０質量％以上であってよい。水の純度が８０．０質量％以上であることで、正極表面及び負極表面における不純物の影響を抑えることができる。不純物の影響としては、負極における腐食反応等が挙げられる。水の純度は、正極におけるアノード反応効率、負極におけるカソード反応効率、及び、機能水の生産性の観点から、８５．０質量％以上であることが好ましく、９０．０質量％以上であることがより好ましい。水の純度の上限値は、例えば、１００．０質量％であってよい。
【００９３】
水の純度は、電気伝導度で管理できる場合がある。例えば、水に溶解している溶質（不純物）の種類が特定されており、かつ、水の純度が上記範囲にある場合は、溶質濃度と電気伝導度とが比例関係にある場合が多い。一方、複数の溶質（不純物）が混入している水では、電気伝導度を測定しても、その値から水の純度を把握することは困難である。水の純度は、水の電気伝導度で管理することが好ましい。
【００９４】
水の温度は特に制限されない。水の温度は、水の凝固及び蒸発の防止、並びに、金属の腐食を防止する観点から、０〜８０℃が好ましく、２〜７５℃がより好ましく、５〜７０℃が更に好ましい。
【００９５】
＜光照射工程＞
本実施形態に係る機能水の製造方法は、機能水作製工程において、正極及び負極からなる群より選ばれる少なくとも一種に光を照射する光照射工程（ｌｉｇｈｔ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｓｔｅｐ）を有していてよい。光照射工程は、水中に浸漬した正極及び／又は負極の電気的接続体の表面に光を照射する工程である。機能水作製工程が光照射工程を有することによって機能水の生産持続性が向上する。
【００９６】
以下では、第１金属として鉄を用いた場合の光照射の効果を説明する。上述の機能水の分離の機構において、正極では、上記反応式（９ａ）に示した水酸化鉄（ＩＩＩ）からの水の脱離反応が起こることにより酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が生じるが、ここで生じた酸化鉄が正極全面を覆い尽くしてしまい、上記反応式（１ａ）に示される腐食反応が継続しなくなる可能性がある。
【００９７】
これに対し、光照射工程では、特に正極において金属酸化物のナノ結晶を形成することがある。第１金属として鉄を用いた場合、光照射工程によってナノ結晶が形成される機構は以下のとおりである、と本発明者らは推測する。
まず、上記反応式（７ａ）によって水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）が生成する。その後、光照射によって、水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）から、オキシ水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ）及び酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むナノ結晶が金属表面に成長する。ここで、ナノ結晶は、例えば、光誘起先端成長により形成されてよい。光誘起先端成長とは、光照射によって柱状又は針状に結晶の先端成長が促されることを意味する。なお、ナノ結晶が生成する機構は、上記の反応機構に限定されない。
これらナノ結晶は、第１金属の表面を覆っていた皮膜状の水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）から生成され、かつ、反応が完了すると、ナノ結晶の根元から剥離することがある。すなわち、ナノ結晶が剥離した箇所は、金属としての鉄が新たに露出し、再び鉄の腐食反応が進行し、水のイオン分離反応としてのサイクルが継続する。
【００９８】
機能水作製工程が光照射工程を有する場合の光のスペクトルにおいて強度が最大である波長は、３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満であってよい。「光のスペクトル」とは、光の分光放射分布と言い換えてよい。「強度」とは、分光放射照度又はスペクトル放射照度と言い換えてよい。つまり、光照射工程で用いる光の分光放射分布（スペクトル）において分光放射照度（強度）が最大である光の波長は、３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満であってよい。光の分光放射照度（強度）の単位は、例えば、Ｗ・ｍ−２・ｎｍ−１であってよい。３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満である波長領域において、金属部材に照射する光の波長を調整することにより、金属及び水から生成する金属酸化物（例えば鉄酸化物）及び金属水酸化物（例えば鉄水酸化物）の組成を制御しやすい。金属酸化物（例えば鉄酸化物）及び金属水酸化物（例えば鉄水酸化物）の組成は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）による点分析により確認することができる。上記波長が６２０ｎｍ未満であることにより、ナノ結晶を容易に得ることができる。上記波長が３６０ｎｍ以上であることにより、エネルギーが熱に変わることが抑制されやすいため、エネルギー効率が低下することを抑制しやすく、熱により金属部材が損傷することが抑制されやすい。上記波長による上記効果が得られやすい観点から、光照射工程で用いる光のスペクトルにおいて強度が最大である波長は、３８０〜６００ｎｍであることが好ましく、４００〜５８０ｎｍであることがより好ましい。水の放射線分解の効率、設備の制約、及び、励起された電子が緩和される際の熱エネルギーの発生（発熱）防止の観点から、上記波長は上記範囲内で適宜調整されてよい。
【００９９】
光照射工程に用いる光の光源は、上記光を照射できるものであればよく、特に制限されない。光源は、例えば、太陽、ＬＥＤ、キセノンランプ、水銀ランプ、蛍光灯等であってよい。光は、例えば、太陽光又は擬似太陽光であってよい。太陽光は、地球に無尽蔵に降り注ぎ、温暖化ガス等を排出しない再生可能エネルギーとしての利用が可能である観点から、好適に用いることができる。擬似太陽光とは、太陽を光源としない光であって、光のスペクトルが太陽光のスペクトルに合致している光のことを意味する。擬似太陽光は、例えば、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ又はキセノンランプを用いたソーラーシミュレーターにより発することができる。擬似太陽光は、一般的に、紫外線に対する材料の強度の評価、太陽電池の評価又は耐候性評価を目的として用いることができる。本実施形態におけるナノ結晶の製造方法においても擬似太陽光を好適に用いることができる。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。【０１０１】
＜電気的接続体の水への浸漬＞
（実施例１）
純度が９９．５質量％である鉄を圧延することにより板状の第１金属部材を形成した。鉄（第１金属）の標準電極電位は−０．４４Ｖである。第１金属部材の寸法は５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍであった。次いで、図５に示すように、金の薄膜からなる導電膜を真空蒸着法によって第１金属部材の表面の半分に成膜した。以上の方法により、正極及び負極の電気的接続体を得た。【０１０２】
次いで、ガラス製の容器に純水を入れた後、正極及び負極の電気的接続体を純水に浸漬した。純水のｐＨ及び溶存酸素濃度をｐＨメーターで測定した。ｐＨメーターとしては、（株）堀場製作所製のＬＡＱＵＡａｃｔ（ポータブル型ｐＨメーター・水質計）を用いた。純水のｐＨは７．０であった。また、純水の溶存酸素濃度は５．５ｐｐｍであった。その後、図１に示すように、正極及び負極の電気的接続体が貫通できるように加工されたアクリル板で正極側の水と負極側の水とを隔てた。アクリル板の寸法は容器の内寸と同じであった。【０１０３】
（実施例２）
第１金属部材の表面の半分を油性マジックで塗った後に室温（２５℃）で乾燥することにより導電膜を形成したことを除き実施例１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。【０１０４】
（実施例３）
以下の点を除き実施例２と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、２５ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの鉄（純度：９９．５質量％）からなる板状の第１金属部材を２枚用いた。２枚のうち１枚の第１金属部材について、表面の全面を油性マジックで塗った後に室温で乾燥することにより導電膜を形成した。次いで、図２に示すように、２枚の第１金属部材の端部に銅ワイヤーを取り付けることにより両者を接続した。銅ワイヤーの純度は９９．９質量％であった。銅ワイヤーの直径は０．５ｍｍであった。【０１０５】
（実施例４）
以下の点を除き実施例２と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、厚さ１０ｍｍの鉄（純度：９９．５質量％）からなる板状の第１金属部材を用いた。第１金属部材の寸法は容器の内寸と同じであった。図４に示すように、第１金属部材の片面全面を油性マジックで塗った後に室温で乾燥することにより導電膜を形成した。次いで、図４に示すように、導電膜を形成した第１金属部材を純水に浸漬した。【０１０６】
（実施例５）
実施例２と同様に電気的接続体を水へ浸漬した後、光照射工程を行った。光照射工程では、水中に浸漬した正極及び負極の電気的接続体の表面に光を照射した。光源としては、キセノンランプを用いた。キセノンランプとしては、浜松ホトニクス（株）製のスポット光源（ＬｉｇｈｔｎｉｎｇＣｕｒｅＬＣ８）を用いた。キセノンランプに専用の光学フィルターを取り付けて光の波長範囲を４００〜６００ｎｍに設定した。光の出力は２８０Ｗであった。光の分光スペクトルを分光放射計で測定した。分光放射計としては、Ｇｅｎｔｅｃ−ＥＯ社製のＳＯＬＯ  ２を用いた。その結果、キセノンランプから発せられる光のスペクトルにおいて強度が最大である波長は約４９３ｎｍ（３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満の範囲内）であった。【０１０７】
（実施例６）
実施例１と同様の正極及び負極の電気的接続体を準備した。次いで、以下の点を除き実施例１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、純水の代わりに河川水を用いた。河川水のｐＨは７．５であった。河川水の溶存酸素濃度は７．８ｐｐｍであった。【０１０８】
（実施例７）
鉄の金属部材の代わりに、亜鉛（純度：９９．８質量％）からなる第１金属部材を用いた点を除き実施例１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した後に光照射工程を行った。亜鉛の標準電極電位は−０．７６Ｖである。光照射工程では、ＵＶランプを用いた。ＵＶランプとしては、ＵＶＰ社製のＢ−１００ＡＰを用いた。光の分光スペクトルを上記分光放射計で測定した。その結果、ＵＶランプから発せられる光のスペクトルにおいて強度が最大である波長は約３６５ｎｍ（３６０ｎｍ以上６２０ｎｍ未満の範囲内）であった。【０１０９】
（比較例１）
第１金属部材の表面に導電膜を形成しなかった点を除き実施例１と同様に行った。【０１１０】
（比較例２）
アクリル板を使用せず、正極側の水と負極側の水とを隔てなかった点を除き実施例２と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。【０１１１】
（比較例３）
以下の点を除き実施例１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、鉄の金属部材の代わりに、マグネシウム（純度：９９．５質量％）からなる第１金属部材を用いた。マグネシウム（第１金属）の標準電極電位は−２．３６Ｖである。マグネシウムからなる第１金属部材の寸法は実施例１と同様である。【０１１２】
（実施例８）
純度が９９．５質量％である鉄を圧延することにより板状の第１金属部材を形成した。鉄（第１金属）の標準電極電位は−０．４４Ｖである。第１金属部材の寸法は５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍであった。次いで、図７に示すように、第１金属部材の表面の半分に表面改質層を形成した。具体的には、電流密度１２０Ａ／ｃｍ２及び陰極降下電圧５．０Ｖの条件でアーク放電を行った。以上の方法により、正極及び負極の電気的接続体を得た。【０１１３】
次いで、ガラス製の容器に純水を入れた後、正極及び負極の電気的接続体を純水に浸漬した。純水のｐＨ及び溶存酸素濃度をｐＨメーターで測定した。ｐＨメーターとしては、（株）堀場製作所製のＬＡＱＵＡａｃｔ（ポータブル型ｐＨメーター・水質計）を用いた。純水のｐＨは７．０であった。また、純水の溶存酸素濃度は５．５ｐｐｍであった。その後、正極及び負極の電気的接続体が貫通できるように加工されたアクリル板で正極側の水と負極側の水とを隔てた。アクリル板の寸法は容器の内寸と同じであった。【０１１４】
（実施例９）
以下の点を除き実施例８と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、耐水研磨紙で第１金属部材を研磨することにより表面改質層を形成した。具体的には、まず、第１金属部材の表面を＃４００の耐水研磨紙で研磨した後、＃８００の耐水研磨紙で第１金属部材の表面を研磨した。耐水研磨紙としては、藤本科学（株）製の研磨紙を用いた。【０１１５】
（実施例１０）
実施例８と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した後に実施例５と同様の方法により光照射工程を行った。【０１１６】
（実施例１１）
純度が９９．８質量％である亜鉛を圧延することにより板状の第１金属部材を形成した。亜鉛（第１金属）の標準電極電位は−０．７６Ｖである。第１金属部材の寸法は５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍであった。純度が９９．９質量％である銅を圧延することにより板状の第２金属部材を形成した。銅（第２金属）の標準電極電位は０．３４Ｖである。第２金属部材の寸法は５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍであった。【０１１７】
次いで、図２に示すように、第１金属部材及び第２金属部材の端部に銅ワイヤーを取り付けることにより両者を接続した。銅ワイヤーの純度は９９．９質量％であった。銅ワイヤーの直径は０．５ｍｍであった。【０１１８】
その後、ガラス製の容器に純水を入れた後、正極及び負極の電気的接続体を純水に浸漬した。純水のｐＨ及び溶存酸素濃度をｐＨメーターで測定した。ｐＨメーターとしては、（株）堀場製作所製のＬＡＱＵＡａｃｔ（ポータブル型ｐＨメーター・水質計）を用いた。純水のｐＨは７．０であった。また、純水の溶存酸素濃度は５．５ｐｐｍであった。その後、正極及び負極の電気的接続体が貫通できるように加工されたアクリル板で正極側の水と負極側の水とを隔てた。アクリル板の寸法は容器の内寸と同じであった。【０１１９】
（実施例１２）
以下の点を除き実施例１１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、アクリル板の区隔材を用いずに、図３に示すように、正極側の水と負極側の水とを異なる容器に入れた。また、容器の外部（水の外部）を経由する銅ワイヤーで第１金属部材と第２金属部材とを接続することにより正極と負極とを電気的に接続した。【０１２０】
（実施例１３）
実施例１１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した後に実施例７と同様の方法により光照射工程を行った。【０１２１】
（実施例１４）
以下の点を除き実施例１１と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。すなわち、第１金属部材として、亜鉛の代わりに鉄（純度：９９．５質量％）を用いた。鉄（第１金属）の標準電極電位は−０．４４Ｖである。鉄からなる第１金属部材の寸法は実施例１と同様である。また、純水の代わりに海水を用いた。海水のｐＨは８．５であった。海水の溶存酸素濃度は４．５ｐｐｍであった。【０１２２】
（実施例１５）
アクリル板の代わりにフッ素系イオン交換膜（ＤｕＰｏｎｔ社製、商品名：Ｎａｆｉｏｎ１１７）を用いて正極側の水と負極側の水とを隔てた点を除き実施例１４と同様に行うことによって電気的接続体を水へ浸漬した。【０１２３】
（比較例４）
銅ワイヤーを用いた第１金属部材と第２金属部材との電気的な接続を行わなかった点を除き実施例１１と同様に行った。【０１２４】
＜評価＞
実施例１〜１５及び比較例１〜４について、正極及び負極の電気的接続体（比較例１については正極と負極との区別がなく、比較例４については電気的に接続されていない）を水に浸漬してから、正極表面近傍及び負極表面近傍の水のｐＨをそれぞれｐＨメーターで測定した。ｐＨメーターとしては、（株）堀場製作所製のＬＡＱＵＡａｃｔ（ポータブル型ｐＨメーター・水質計）を用いた。水に浸漬してから２４時間後の正極側の水及び負極側の水のｐＨを表３〜５に示す。また、実施例２における正極側の水及び負極側の水のｐＨの測定結果を図１０に示す。図１０において、実線は正極側のｐＨ変化を示し、破線は負極側のｐＨ変化を示す。【０１２５】
表３〜５の結果から明らかなように、実施例１〜１５では、正極側の水が酸性に変わり、負極側の水がアルカリ性に変わることが分かった。上述したように、正極におけるアノード反応、水酸化物の生成、それに付随する水素イオン（Ｈ＋）の生成反応、及び、負極におけるカソード反応が効果的に起こり、正極側の水と負極側の水とが隔てられていることで機能水の分離が進んだと考えられる。【０１２６】
特に、実施例２と実施例５とを比較すると、実施例５では、実施例２と比べて、正極側の水のｐＨが低くなり、負極側の水のｐＨが高くなる傾向であった。これについては、光照射工程を行った実施例５において、鉄酸化物からなるナノ結晶が正極（第１金属部材）表面に生成した後、これが脱離し、第１金属が露出する工程を繰り返すことで、正極でのアノード反応、水酸化物の生成、及び、それに付随する水素イオン（Ｈ＋）の生成反応が加速されたと考えられる。【０１２７】
比較例１〜４では、正極側の水及び負極側の水のｐＨはほとんど変化しなかった。比較例１では、正極と負極との区別がされていないため、アノード反応及びカソード反応が局所的に、かつ、互いに近い領域で起こった（いわゆる、通常の金属の腐食反応が起こった）ために、機能水の分離に必要な第１金属部材での電子の流れが生じなかったと考えられる。比較例２では、区隔材を使用せず、正極側の水と負極側の水とが隔てられていないため、イオン分離によって生じた酸性水及び還元水が水の対流によって混合してしまったと考えられる。比較例３では、第１金属部材の表面にＭｇ（ＯＨ）２が多く形成されていた。マグネシウムの標準電極電位は−２．３６Ｖである。第１金属部材がマグネシウムであることで、マグネシウムと水との直接的な反応が進行し、正極から負極への電子の移動が起こらなかったと考えられる。比較例４では、第１金属部材と第２金属部材とが電気的に接続されてないため、ガルバニック腐食（電子の移動）が起こらず、明らかに機能水の分離も起こらないことが分かる。【０１２８】
【表３】
2020059171.tif 000005
【０１２９】
【表４】
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【０１３０】
【表５】
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【符号の説明】
【０１３１】
１０…水、１０ａ…第１の水、１０ｂ…第２の水、２０…容器、２０ａ…第１の容器、２０ｂ…第２の容器、３０ａ…正極、３０ｂ…負極、３０ｃ…導電部材、４０…区隔材、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…電気的接続体、６０，８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂ…金属部材、６０ａ…表面改質層、７０…導電膜、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…機能水生成器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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