(57)【要約】  水とアルカリ塩からなるブライン液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するための電解システムが提供される。システムは、ブライン液を受けるための内部チャンバと、ブライン液槽内に浸漬される２つの電解槽セルとを含む。各電解槽セルは、電極と、少なくとも１つのイオン透過膜とを含み、膜は、淡水供給源と化学物質出口との間を連通させる空間を画定するように電極に対して支持され、前記空間内にはブライン液が膜のみを通って入る。電極のうちの一方がプラスに帯電する電源に結合され、他方の電極がマイナスに帯電する電源に結合される。【選択図】  図２
2013525607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とアルカリ塩からなるブライン液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するための電解システムであって、
前記ブライン液を受けるための内部チャンバを含むとともに、ブライン液槽を画定するハウジングと、
前記ハウジング内の前記内部チャンバ内に前記ブライン液槽中に浸漬される状態で配置される第１の電解槽セルであり、プラスにそれを帯電させる電源に接続可能な第１の電極と、前記第１の電極との間に第１の空間を画定するように前記電極に対して支持される少なくとも１つの前記第１のイオン透過膜とを含み、前記第１の空間が、該第１の空間の入口端部で淡水供給源と連通するとともに、前記第１の空間の出口端部で洗浄化学物質出口と連通し、前記第１の空間が、該第１の空間に前記ブライン液が入るための通路のみが前記第１の膜を貫通するように前記ブライン液槽から密閉される、第１の電解槽セルと、
前記ハウジング内の前記内部チャンバ内に前記ブライン液槽中に浸漬される状態で配置される第２の電解槽セルであり、マイナスにそれを帯電させる電源に接続可能な第２の電極と、前記第２の電極との間に第２の空間を画定するように前記電極に対して支持される少なくとも１つの第２のイオン透過膜とを含み、前記第２の空間が、該第２の空間の入口端部で淡水供給源と連通するとともに、前記第２の空間の出口端部で洗浄化学物質出口と連通し、前記第２の空間が、該第２の空間に前記ブライン液が入るための通路のみが前記第２の膜を貫通するように前記ブライン液槽から密閉される、第２の電解槽セルと、
を備える電解システム。
【請求項２】
前記第１の電解槽セルおよび前記第２の電解槽セルのそれぞれに２つの前記イオン透過膜が設けられ、それぞれの電解槽セルの各膜は、前記第１の空間および前記第２の空間がそれぞれの前記電極の両側に設けられるようにそれぞれの前記電極の反対側に対して支持される、請求項１に記載の電解システム。
【請求項３】
前記第１の膜および前記第２の膜のそれぞれの対応する前記電極と対向する側には、それぞれの膜支持体が配置される、請求項１に記載の電解システム。
【請求項４】
前記第１の電解槽セルおよび前記第２の電解槽セルのそれぞれが、対応する前記膜および前記電極を支持可能なカートリッジハウジングを含む、請求項１に記載の電解システム。
【請求項５】
前記第１の電解槽セルおよび前記第２の電解槽セルは、前記ブライン液がその間を通過することができる領域を画定するように前記ブライン液槽内に離間した平行関係を成して配置される、請求項１に記載の電解システム。
【請求項６】
前記第１の膜および前記第２の膜は、前記ブライン液がそれぞれの前記電極を通過する必要なく前記第１の空間および前記第２の空間に入ることができるように前記第１の電極および前記第２の電極に対して支持される、請求項１の電解システム。
【請求項７】
水とアルカリ塩からなるブライン液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するための電解システムであって、
前記ブライン液を受けるための内部チャンバを含むとともに、ブライン液槽を画定するハウジングと、
前記ハウジング内の前記内部チャンバ内にそれぞれが前記ブライン液槽中に浸漬される状態で配置可能な複数の電解槽セルであり、各電解槽セルが、プラスまたはマイナスにそれを帯電させる電源に接続可能な第１の電極と、前記電極との間に空間を画定するように前記電極に対して支持される少なくとも１つのイオン透過膜とを含み、前記空間を、入口端部で淡水供給源と連通しかつ出口端部で洗浄化学物質出口と連通する状態に配置でき、前記第１の空間が、該第１の空間に前記ブライン液が入るための通路のみが前記膜を貫通するように前記ブライン液槽から密閉される、複数の電解槽セルと、
を備え、
前記電解槽セルのそれぞれが、前記酸性電解水および前記アルカリ性電解水の所望の生成速度を与えるために、前記ブライン液槽内に選択的に挿入できかつ前記ブライン液槽から選択的に除去できるとともに１つ以上の他の電解槽セルと共に配置できるように構成される、電解システム。
【請求項８】
前記電解槽セルは、隣接する電解槽セルのそれぞれの前記電極が逆に帯電されるように前記ブライン液槽内に配置できる、請求項７に記載の電解システム。
【請求項９】
複数の前記電解槽セルの少なくとも一部には２つの前記イオン透過膜が設けられ、前記２つの膜を有するそれぞれの電解槽セルの各膜は、前記空間がそれぞれの前記電極の両側で前記膜と前記電極との間に設けられるようにそれぞれの前記電極の反対側に対して支持される、請求項７に記載の電解システム。
【請求項１０】
前記電解槽セルの各々には、それぞれの前記電極と対向する前記膜の側にそれぞれの膜支持体が配置される、請求項７に記載の電解システム。
【請求項１１】
前記電解槽セルの各々には、それぞれの前記膜および前記電極を支持できるカートリッジハウジングが設けられる、請求項７に記載の電解システム。
【請求項１２】
前記電解槽セルは、前記ブライン液が透過することができる領域を隣接する電解槽セル間に画定するように前記ブライン液槽内に離間した平行関係を成して配置できる、請求項７に記載の電解システム。
【請求項１３】
前記電解槽セルの各々における前記膜は、前記ブライン液がそれぞれの前記電極を通過する必要なく前記電極と前記膜との間の空間に入ることができるように前記電極に対して支持される、請求項７に記載の電解システム。
【請求項１４】
水とアルカリ塩からなるブライン液を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するための方法であって、
ハウジングの内部チャンバによって画定されるブライン液槽内に前記ブライン液を設けるステップと、
前記ブライン液槽内に複数の電解槽セルを浸漬させるステップであり、各電解槽セルが、プラスまたはマイナスにそれを帯電させる電源に接続可能な第１の電極と、前記膜との間に空間を画定するように前記電極に対して支持される少なくとも１つのイオン透過膜とを含み、前記第１の空間が、該第１の空間に前記ブライン液が入るための唯一の通路が前記膜を貫通するように前記ブライン液槽から密閉される、ステップと、
前記電解槽セルの各々における前記膜と前記電極との間の前記空間の入口端部に淡水を供給するステップと、
前記電解槽セルの各々における出口端部から酸性電解水またはアルカリ性電解水を引き出すステップと、
を備える方法。
【請求項１５】
前記酸性電解水および前記アルカリ性電解水の所望の生成速度を与えるために、前記電解槽セルのうちの１つ以上を前記ブライン液槽に対して選択的に挿入・除去するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電解槽セルは、隣接する電解槽セルのそれぞれの前記電極が逆に帯電されるように前記ブライン液槽内に配置される、請求項に記載１４の方法。
【請求項１７】
前記電解槽セルの少なくとも一部には２つの前記イオン透過膜が設けられ、前記２つの膜を有するそれぞれの電解槽セルの各膜は、前記空間がそれぞれの前記電極の両側で前記膜と前記電極との間に設けられるようにそれぞれの前記電極の反対側に対して支持される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記電解槽セルの各々には、それぞれの前記電極と対向する前記膜の側に、それぞれの膜支持体が配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記電解槽セルの各々には、それぞれの前記膜および前記電極を支持できるカートリッジハウジングが設けられる請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記電解槽セルは、前記ブライン液が通過することができる領域を隣接する電解槽セル間に画定するように前記ブライン液槽内に離間した平行関係を成して配置される請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]アルカリ塩を含む水を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するシステムが知られている。一般に約２．０〜約３．５のｐＨを有する酸性電解水は、医療産業、農産業、および食品加工産業、ならびに他の企業的環境を含む様々な衛生用途で益々使用される強力な殺菌剤である。アルアリ性または塩基性の電解水も、殺菌効果ならびに洗浄効果を有しており、油やグリースの汚れを洗浄するのに有益である。塩化ナトリウムは、それが環境に優しい強力で低コストの酸または塩基を生成するので、水に溶解するアルカリ塩として一般に使用される。
【０００２】
[0002]市販の水電解システムは多くの欠点を有する。そのような１つのシステムは、電解水からブライン液を分離する単一のイオン膜しか有さない。そのようなシステムは、酸性溶液中に高レベルの塩を有する傾向があり、そのため、スケールの沈積をもたらすとともに、酸性溶液の保管寿命を低下させる可能性がある。別のシステムは、膜がなく、ブライン液の流れに沿う正確な幾何学的ポイントでの酸性溶液およびアルカリ性溶液の除去に依存する。
【０００３】
[0003]さらなる別のシステムは、陽極チャンバ、陰極チャンバ、および陽極チャンバと陰極チャンバとの間に配置される中間チャンバを含む３チャンバ構造を使用する。中間チャンバは、電極板、膜、および硬質板構造物によって、両側が陽極チャンバおよび陰極チャンバから離間される。電極板のそれぞれは、プラスイオンまたはマイナスイオンが陽極チャンバおよび陰極チャンバのそれぞれに入ることができるようにする複数の開口を有する。硬質板のそれぞれは、いくつかの開口と共に、中間チャンバ内の水を電極板の開口の領域へ導くためのストリップ状の窪みと、突出部とを有する。
【０００４】
[0004]３チャンバ構造は酸性出力中の塩を効果的に最小化するが、このシステムは、陽極チャンバ内および陰極チャンバ内へのイオンの自由な流れを妨げ得る複雑な構造の硬質ガイド板を有し、そのため、システムの効率が制限される。また、電極の開口は電界の一貫性に対して悪影響を及ぼし、そのため、さらにシステムの効率が阻害される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明に係る例示的な電解システムの概略図である。
【図２】本発明に係る電解システムのさらに具体的な例示的実施形態の概略図である。
【図３】図２の電解システムの電解セルの分解図である。
【図４】図２の電解システムの電解セルの別の分解図である。
【図５】電解システムの代替の実施形態の側面図である。
【図６】図５の電解システムの側断面図である。
【図７】図５の線７−７に沿う図５の電解システムの断面図である。
【図８】システムの淡水入口側での図５の実施形態の電解セルの端部の拡大詳細図である。
【図９】システムの完成化学生成物出口側での図５の実施形態の電解セルの端部の拡大詳細図である。
【図１０】図５の実施形態の電解セルの拡大詳細図である。
【図１１】図５の電解システムを通るブライン液の流れを示す部分切欠側部斜視図である。
【図１２】図５の電解システムを通るブライン液の流れを示す部分切欠端部斜視図である。
【図１３】図５の電解システムを通る水および化学生成物の流れを示す部分切欠端部斜視図である。
【図１４】図５の電解システムの化学生成物の流出を示す部分切欠端部斜視図である。
【図１５】電解システムの別の代替の実施形態の分解斜視図である。
【図１６】ブライン液流通路を示す図１５の電解システムの側断面図である。
【図１７】膜と電極板との間の水流路および化学物質流路を示す図１５の電解システムの側断面図である。
【図１８】図１５の電解システムの電解セルを示す図１５の電解システムの横断面図である。
【図１９】図１５の電解システムを通るブライン液、水、および化学生成物の流れを示す部分切欠断面図である。
【図２０】図１５の電解システムを通るブライン液、水、および化学生成物の流れを示す部分切欠断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0025]ここで図面の図１を参照すると、本発明の教示にしたがって構成される電解システム１０の例示的な実施形態が示されている。図示の電解システム１０は、水とアルカリ塩との溶液を電気分解して酸性電解水および／またはアルカリ性または塩基電解水を生成するように動作可能である。酸性電解水（酸性消毒剤）およびアルカリ性電解水（塩基洗浄剤）はいずれも、医療、農業、食品加工、および企業を含む様々な用途においてそれらを役立つようにする有益な殺菌特性および洗浄特性を有する。１つの実施形態によれば、水と塩との溶液は、水とＮａＣｌとを含む食ブライン液またはブライン液である。ブライン液の電気分解は、酸性消毒剤としての次亜塩素酸と、塩基洗浄剤としての水酸化ナトリウムとを生成する。当業者であれば分かるように、本発明は、任意の特定の溶液の電気分解に限定されず、あるいは、任意の特定の用途における使用に限定されない。
【０００７】
[0026]本発明の重要な態様によれば、電解システム１０は開放ブライン液槽１２を組み込んでおり、該ブライン液槽１２中には、１つ以上の電解槽セル１４が、該セルのほぼ全ての側がブライン液に向けて開放した状態で浸漬される。浸漬された電解槽セル１４を伴う開放ブライン液槽１２の使用は、任意の閉塞中間チャンバの必要性を排除し、それにより、流体がシステム中をより自由に流通できるようにする。前記開放ブライン液槽１２の使用はまた、流体の流れを方向付けるための複雑なガイドの必要性も排除し、それにより、構造が簡略化されるとともに、その効率が高められる。図１の概略図において、ブライン液槽１２は、２つのセル１４、すなわち、プラスに帯電した電極板１６を組み込むセルと、マイナスに帯電した電極板１６を組み込むセルとを含む。セル１４は、槽１２内のブライン液を電気分解して、プラスおよびマイナスに帯電したイオンをそれぞれのセル１４内へ引き込むように構成される。この目的のため、各セル１４には、電極板１６の両側に、イオン透過膜１８が設けられる。各電極板１６の両側に膜１８を配置すると、電極板の両側からセル１４内にイオンを引き込むことができるようになるため、各電極板１６を用いて達成できる生産量が増大する。
【０００８】
[0027]電極板１６へ向かうイオンの流れを可能にするため、膜１８はイオン透過性である。特に、プラスイオン交換膜１８がマイナスに帯電した電極１６のために設けられ、マイナスイオン交換膜１８がプラスに帯電した電極１６のために設けられる。膜１８は、イオンを通すことができるが塩または水を通さないように構成される。当業者であれば分かるように、塩、特に酸性電解水、例えば次亜塩素酸の量を最小限に抑えると、結果として生じる酸性消毒剤生成物の保管寿命が延び、腐食に起因する機器破損が減少する。１つの好ましい実施形態によれば、膜１８は、両面型のものであり、硬質であるが多孔質の構造体を膜１８の間に有する。
【０００９】
[0028]均一で最適な電界強度を確保するため、各セル１４における電極板１６は、中実構造を有することができる。中実構造の使用は、浸漬された電解セル１４を伴う開放槽１２の形態によって可能となる。複数の開口を有する電極板を利用する一部の市販の電解システムは、イオンの通過を可能にする。しかしながら、それらの開口は、電極により生み出される電界中にデッドゾーンをもたらし得る。本発明のシステムの構造は、開口を何ら有さない中実電極板１６の使用を可能にする。結果として、電極板１６によって生み出される電界がより均一でかつ一貫性があり、それにより、システムがさらに効率的に動作することを可能にする。
【００１０】
[0029]本発明に係る簡略化されたシステム１０が図１に概略的に示されている。図１のシステムでは、ブライン液供給ライン２２を介して槽１２に接続されるブライン液供給源２０が設けられる。使用済みのブライン液を槽１２から引き出してそれをブライン液供給源２０へ戻すブライン液再循環ライン２４も設けられる。この構成の結果として、ブライン液は、槽１２を通り、電解セル１４の周囲にわたってかつ電解セル１４を通過して循環される。ブライン液が電解セル１４を通過すると、ブライン液は、マイナスに帯電したイオンがプラスに帯電した電極板１６を有するセル１４へ引き込まれかつプラスに帯電したイオンがマイナスに帯電した電極板１６を有するセルに引き込まれる電解反応に晒される。電解セル１４のそれぞれは、膜１８と電極板１６との間のセル１４内の内部空間内に方向付けられる淡水の供給源に接続される淡水入口端部２６を有する。セル１４内において、淡水は、セル内に引き込まれるイオンと混合して、酸性消毒剤を（プラスに帯電した電極板１６を有するセル１４において）形成し、または塩基洗浄剤を（マイナスに帯電した電極板１６を有するセル１４において）形成する。各セル１４は、化学物質（酸性消毒剤または塩基洗浄剤）をセル１４から引き出すためのラインに接続される化学物質出口端２８を有する。ブライン液、淡水、および完成化学物質のシステムを通る流れは、適切なポンプによって制御できる。
【００１１】
[0030]酸性消毒剤および／または塩基洗浄剤の所望の生成速度までシステムを容易にスケーリングできるようにするため、電解セル１４は、複数のセルを互いに組み付けることを可能にする別個の自立型カートリッジを各セルが備えるモジュール構造を有することができる。これにより、さらなるセルまたはカートリッジを加えるあるいは減らすことで、システムを所望の生成速度までスケーリングすることができる。そのようなモジュールセル１４を含むシステムの例示的な実施形態が図２〜図４に示されている。図２の概略図に示されるように、図示の実施形態は、ブライン液槽１２内にマニホルド型配列で配置される全部で５つの電解セル１４（３つのマイナスに帯電した電解セル、および、２つのプラスに帯電した電解セル）を含む。セル１４は、略長方形状であり、ブライン液槽１２を画定する長方形ハウジング３０内に受けられる。図２に示されるように、図示の実施形態は５つのセル１４を含むが、さらに多くのあるいはさらに少ないセルを設けることができることを理解されたい。例えば、酸性消毒剤と塩基洗浄剤との生成速度の比率が２：１または塩基洗浄剤と酸性消毒剤との生成速度の比率が２：１となる３つのセルだけを有するシステムを設けることができる。一般に、隣接するセル１４は、プラスに帯電した１つの電極板１６と、マイナスに帯電した１つの電極板１６とを有し、それにより、動作中、プラスに帯電したイオンが一方のセル１４の膜１８を通ってマイナスに帯電した電極板１６の方へ流れるとともに、マイナスに帯電したイオンが隣り合うセル１４の膜１８を通ってプラスに帯電した電極板１６の方へ流れるはずである。いくつかのセル１４をマニホルド型配列に組み付けることが示されているが、個々のセルのそれぞれが自立型に形成されているので、セルをブライン液槽１２内に独立して浸漬できることを理解されたい。
【００１２】
[0031]図示のブライン液槽１２は槽ハウジング３０の下端にブライン液入口／出口４２を含み、ブライン液入口／出口４２を通ってブライン液を槽１２内に導入しかつ槽１２から引き出すことができる。槽ハウジング３０は、この場合には淡水供給源と連通できるハウジングの上端近傍に淡水入口５０をさらに含む。淡水の注入が図２に矢印５３で示されている。以下でさらに詳しく説明されるように、淡水入口５０を通って導入される淡水は個々の電解セル１４内に方向付けられ、電解セル内で、淡水は、膜１８を通って引き込まれるプラスおよびマイナスに帯電したイオンと混合して、酸性消毒剤および塩基洗浄剤を形成する。槽ハウジング３０は、図示の実施形態では槽ハウジングの下端に配置される、形成された化学物質のための出口５２をさらに含む。図２には、酸性消毒剤の注出が矢印５６により示されており、また、塩基洗浄剤の注出が矢印５４により示されている。この場合、水／化学物質は、セル１４の上端から下方へ流れて、セル１４の下端から出る。セル１４の内部を通る水／化学物質の流れが図２に矢印で図式的に示されており、この場合、水の流れが矢印５３により示され、塩基洗浄剤の流れが矢印５４により示され、また、酸性消毒剤の流れが矢印５６により示される。
【００１３】
[0032]図面の図３および図４を参照すると、図２に示される電解セル１４の構造を示す一対の分解図が与えられる。図３および図４では、マニホルドの中間にあるセル１４のうちの２つが分解されずに示されており、一方、各セルの構成要素をより良く示すために、他の３つのセルが分解されている。この場合、各セル１４は、プラスまたはマイナスのいずれかに帯電した電極板１６を含む。この目的のため、各電極板１６は、適した電源に接続され得る付属リード線８０を有する。電極板１６は前述したように中実構造を有することができるが、電極１６は、電極の複数の開口と窪みなどの非平坦な形態とを特徴とするハニカム状の構造も使用できる。そのような構造は、淡水が電極１６を通過するときに淡水の流れを乱して淡水の流れに乱流をもたらすという利点を有することができる。この付加的な乱流がシステムの効率を助ける場合があると考えられる。
【００１４】
[0033]図示の実施形態では、マニホルドの中間にある３つのセル１４のそれぞれが、電極１６の両側にイオン交換膜１８を有する。最も外側の２つのセル１４はそれぞれ１つの膜１８しか有しておらず、この場合、セルマニホルドの縁部を形成するためにセル１４の他方側にブランク壁８１が設けられる。隣接するセル１４間に適切な間隔が設けられるようにするために、また、膜１８を支持するために、膜１８のそれぞれの外面に膜支持体３８を設けることができる。これらの膜支持体３８により、各セル１４を直接に隣接する同様の構造のセル１４と一緒に配置して、２つ以上のセルのマニホルド型配列を形成することができる。図示の膜支持体３８は６つの大きな開口を有する窓状構成を有し、これらの開口を通ってブライン液が膜１８にアクセスできる。この実施形態では、円筒状の外側スペーサ８２（図４参照）が、マニホルドの１つおきの膜支持体３８の外面上に配置されて、隣接するセル１４の膜支持体３８の外面と係合し、それにより、ブライン液が透過することができる空間を隣接するセル１４間に形成する。
【００１５】
[0034]各セル１４は、電極板１６に対する膜１８の取り付けを容易にするために、また、膜１８と電極板１６との間に適切な間隔を確保するために、電極１６、膜１８、および膜支持体３８を取り付けることができる構造体を与えるカートリッジハウジング４０をさらに含む。カートリッジハウジング４０は、略窓状の構成を有するとともに、膜１８および電極１６がカートリッジハウジングに接続されるときにセル１４を通じた淡水の流れを可能にしかつ塩基洗浄剤および酸性消毒剤を生成するためにイオンを引き込むことができる十分な空間が電極１６と膜１８との間に設けられるような態様で構成される。荷電イオンが引き込まれる、膜１８と電極板１６との間のセル１４の内部空間は、槽１２から内部空間内への流路のみが膜を貫くようにブライン液槽１２から密閉される。図示の構成のカートリッジハウジング４０は、カートリッジハウジング４０と電極１６との間の接触点およびカートリッジハウジング４０とそれぞれの膜１８との間の接触点を制限し、それにより膜１８と電極板１６との間の領域に開放空間を画定する。ブライン液槽１２からセル１４へのイオン移動を最大限可能にするために、膜１８がカートリッジハウジング４０および膜支持体３８によって大きく遮られずかつ膜１８が電極板１６に対して直接に取り付けられないことが有益である。以下でさらに説明するように、膜１８が遮られないことにより、膜表面で流体を常に清新にすることもでき、そのため、システム１０の効率をさらに高めるのに役立つ。当業者であれば分かるように、他のタイプの構成を使用して、膜と電極板の表面との間に間隔を設けることができる。例えば、高くなった窪みを電極板に設けることができ、あるいは、ポリウレタン支柱（ｓｔａｎｄｏｆｆ）を設けることができる。
【００１６】
[0035]各セルは、セル１４を通る水／化学物質の流れを容易にするため、この場合にはカートリッジハウジング４０の上縁を貫通する、淡水分配チャネル６２を含む。淡水分配チャネル６２は、分配チャネル６２からカートリッジハウジング４０を貫通して延びるとともに電極１６と膜１８との間の領域と連通する一連の通路８４を介して、電極１６と複数の膜１８（１つしか設けられていない場合、１つの膜）との間の空間と連通する。これらの通路８４のための開口が図４に最も良く示されている。カートリッジハウジング４０の下縁を貫通して延びる化学物質収集チャンバ６４に酸性消毒剤および塩基洗浄剤の流れが入り込むことができるように、同様の通路がカートリッジハウジング４０の他端に設けられる。各セル１４のための淡水分配チャネル６２は、図２に概略的に示されるハウジング３０への淡水入口５０と連通する。同様に、各セル１４のための化学物質収集チャネル６４は、図２に同様に概略的に示される適切な化学物質出口５２と連通する。各セル１４は、それ自体の淡水分配チャネル６２および化学物質収集チャネル６４を有するため、各セルをブライン液槽中に浸漬させて淡水源および完成化学物質出口に接続するだけで済むという点において、各セルを自立型であると見なすことができる。
【００１７】
[0036]図２〜図４に示される実施形態は、淡水が導入され、セル１４の反対側の端部で化学物質が引き出されるが、セルの同じ端部から水が導入されて化学物質が引き出されるようにセル１４およびシステムを構成することができる。そのような場合には、水が電極１６の一方側で導入された後に電極の一方側を下って移動するようにセル１４およびシステム１０を設計できる。セル１４の底部では、水／化学物質が電極の他方側に移送され、この他方側で水／化学物質が電極の反対側を上って移動する。その後、化学物質は、水が最初に導入されたセル１４の同じ端部から引き出されるが、電極１６の反対側で引き出される。
【００１８】
[0037]図示の電極板および対応する膜は長方形の形態を有するが、当業者であれば分かるように、他の形態も使用できる。１つの好ましい実施形態によれば、電極および膜を約２０ｍｍ厚にすることができ、また、膜は、約０．０１８インチ厚にすることができ、膜の両側で８０ｐｓｉの差圧に耐えることができる。所与のセルの膜と電極との間および隣り合うセルの電極間の正確な距離は、流体中の抵抗損失からのエネルギー損失を減らすようにカートリッジハウジングおよび膜支持体を寸法付けることにより最適化できる。
【００１９】
[0038]所望のｐＨを含む、セル１４内での酸性消毒剤／塩基洗浄剤の形成の正確な制御を行なうために、膜１８と電極板１６との間の内部空間を通る水流を適切な制御システムによって調整できる。例えば、電解システムがＮａＣｌと水との食ブライン液またはブライン液を電気分解するように構成される場合には、制御システムを使用して水流および電流を調整して、所望の生成速度および所望のｐＨで酸性消毒剤および塩基洗浄剤の形成を制御できる。同じあるいは異なる制御システムを使用して、動作中に槽内へのブライン液の供給の補充を行なうことを含め、槽内へのブライン液の供給を制御することができる。制御システムは、水およびブライン液のためのポンプ、バルブ、および、適した電子制御機器を含むことができる。
【００２０】
[0039]電解システム１０の代替の実施形態が図５〜図１４に示されている。図５〜図１４の実施形態は、図２〜図４に示される実施形態との類似性があり、そのため、参照を容易にするべく、図においては、同様の構成要素に対して同じ参照符号が与えられている。図示の実施形態では、各セル１４がプラスまたはマイナスのいずれかに帯電した電極板１６を含み、該電極板の平坦面の両側には膜１８が配置される。図示のハウジング３０は、４つの側壁３２を含み、下側ベース３４と上側キャップまたはカバー３６とに取り付く。この場合、電解セル１４は、槽１２内に直立態様で配置されてベース３４とカバー３６との間で延び、また、電極板１６のための電気接続部３７（図５および図７参照）がベース３４内に設けられる。セル１４は、マニホルド型配列で互いに平行な近接関係を成してハウジング３０内に支持される。図７に示されるように、図示の実施形態は４つのセル１４を含む。
【００２１】
[0040]図７および図１０に最も良く示されるように、膜支持体３８が各膜１８の外面上に設けられる。この実施形態では、セル１４がマニホルド型配列で互いに組み付けられると、図１０に示されるように単一の膜支持体３８を隣り合うセル１４間に設けて隣り合うセル１４の膜１８のための支持を行なうことができる。膜支持体３８は、隣り合うセルの膜１８間に開放空間を画定するために、それぞれの膜１８の周囲にわたって延びる区間と、２つの区間の間で延びるクロス部材とを有する窓枠形態を備えることができる（例えば、図１１および図１２参照）。第１のカートリッジハウジング４０を各電極板１６の両側に設けることもできる。膜１８は、膜１８が電極板１６の対応する表面から距離を隔てて離間され、それにより、セル１４内に内部空間を画定するように、カートリッジハウジング４０のそれぞれに取り付けることができる。この間隔が図１０に最も良く示されている。図５〜図１４の実施形態で使用され得る同じカートリッジハウジング４０構造を利用する図１５の実施形態に示されるように、カートリッジハウジング４０は、電極板１６の周囲にわたって延びる区間を有する窓枠構成を備えることができる。
【００２２】
[0041]図５〜図１４の実施形態の動作では、新しいブライン液が、ハウジングの側壁３２のうちの１つに設けられる入口４２を通って、ハウジング３０の内部の槽１２に供給される（図５および図６参照）。ブライン液は、それぞれの電極板１６の両側にあるセル１４の膜１８の外面を通過して、図示の実施形態ではハウジングの反対側の側壁３２に設けられるブライン液出口４４に流れる。入口４２と出口４４との間のブライン液の流れが図１１に矢印４５で図式的に示される。セル１４の膜１８を通過するブライン液の流れを容易にするため、膜支持体３８はそれぞれ、複数のブライン液流入口通路４６および出口通路４８を有し（図６参照）、これらの通路は、この場合には膜１８の表面と平行な方向における膜支持体３８のクロス部材間で膜支持体３８を通る流体の流れを可能にする（図１２参照）。これらの流体通路４６、４８は、隣接するセル１４の膜１８間の領域、したがって個々のセル１４の周囲にブライン液が入り込むことができるようにする。
【００２３】
[0042]膜１８と電極板１６との間のセル１４の内部は、酸性消毒剤および塩基洗浄剤を形成するために膜を通じて引き込まれるイオンと混合する水源と流体連通する。この目的のため、ハウジング３０は、この場合にはハウジングの側壁３２のうちの１つの上端にある淡水入口５０を含む（図５、図６、図１３参照）。形成された化学物質のための出口５２が、この場合には、ハウジング３０の側壁３２のうちの１つの下端に配置される（図５、図６、図１４参照）。結果として、図示の実施形態では、水／化学物質がセル１４の上端から下方へ流れ、セル１４の底部で出る。セルの内部を通る水／化学物質の流れが図１３および図１４に矢印で図式的に示されており、この場合、図１４には、水の流れが矢印５３で示され、塩基洗浄剤の流れが矢印５４で示され、酸性消毒剤の流れが矢印５６で示される。
【００２４】
[0043]膜１８と電極板１６との間の内部空間を通る水／化学物質の流れを容易にするため、セル１４は、例えば図６に示されるように、その上縁に沿って複数の入口通路５８を含むとともに、その下端に沿って出口通路６０を含む。この場合、入口通路および出口通路５８、６０は電極板のスロットによって画定される（例えば図１３参照）。セル１４の上端に沿う入口通路５８は、図８および図１３に示されるように淡水入口５０と連通する淡水分配チャネル６２に接続する。同様に、セル１４の反対側の下縁に沿う出口通路６０は、それぞれの化学物質出口５２と連通する化学物質収集領域６４に接続しており、これらの化学物質出口を通って、セル１４内で形成された酸性消毒剤または塩基洗浄剤をハウジング１０のベース３４に設けられる分配チャネルを介してシステム１０から引き出すことができる（図９および図１４参照）。図９に最も良く示されるように、形成された酸性消毒剤と塩基洗浄剤とを分離された状態に維持するべく、別個の収集領域６４および分配チャネルが、プラスに帯電した電極板１６を有するセル１４およびマイナスに帯電した電極板１６を有するセルのために設けられる。ハウジングのカバープレートの淡水分配チャネル６２およびハウジングのベースの化学物質収集領域６４は、ブライン液からのいかなる汚染をも防止するためにブライン液槽から密閉されなければならない。
【００２５】
[0044]電解システム１０のさらなる実施形態が図１５〜図２０に示される。この実施形態は、他の開示された実施形態との類似性があり、そのため、参照を容易にするべく、図においては、同様の構成要素に対して同じ参照符号が与えられている。この実施形態と図５〜図１４の実施形態との間の主な違いは、システム１０を通る水／化学物質の流れ経路、および、これに伴う様々な入口および出口の位置にある。特に、図１５〜図２０の実施形態に関しては、淡水入口５０および化学物質出口５２がいずれもハウジング３０の上端に配置される。この配置により、水／化学物質の流れは、最初に１つのセル１４を下って移動し、その後、他の同様に帯電したセル１４に横切って方向付けられた後、そのセルを上って移動し、その後、そのセルでシステムから出る。
【００２６】
[0045]図１９は、矢印で、システムを通るブライン液流（矢印６６）、淡水流（矢印６７）、および、化学物質流（矢印６８）を図式的に示している。個々のセル１４の膜１８の外面を通過するブライン液流は、一般に、前述した実施形態に関連して説明した流れと同じである。水／化学物質の流れは、プラスに帯電した電解セル１４と関連する流れに関して図２０にさらに詳しく示される。図２０において、淡水は、プラスに帯電した電解セル１４にその上端を通って入り、電極板１６と、関連する膜１８との間の内部空間に至るように示されている。淡水は、その後、それが底部に達するまでセル１４を通じて下方へ移動する。その後、淡水は、セル１４から出るとともに、分配チャネル７０を介して、次の最も近いプラスに帯電したセル１４である１つ飛び越したセルに移動する。その後、水／化学物質は、セル１４の下縁でセル１４に入り、それがセルの上端から出るまでセルを通って上方へ移動する。ハウジングの上端プレートは、生成物をそれらのそれぞれの出口５２に方向付けるために、２つの化学生成物のための別個の分配チャネル７２、７４（すなわち、プラスに帯電したセルの出口のためおよびマイナスに帯電したセルの出口のための別個の分配チャネル）を含む。
【００２７】
[0046]本明細書中で挙げられた公報、特許出願、および特許を含む全ての文献は、あたかも各文献が参照することにより組み入れられるべく個別に具体的に示唆されているかのようにかつその全体が本明細書中に記載されているかのように同じ程度まで参照することにより本願に組み入れられる。
【００２８】
[0047]本発明を説明する文脈における（特に、以下の特許請求の範囲の文脈における）「１つの（ａ，ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という用語および同様の言及の使用は、本明細書中で別段に示唆されずあるいは文脈的に明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を網羅するように解釈されるべきである。「備える」、「有する」、「含む」、および「包含する」という用語は、別段に言及されない限り、制限のない用語（すなわち、「〜を含むがこれに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書中における値の範囲の列挙は、本明細書中に別段に示唆されない限り、その範囲内に入るそれぞれの別個の値を個別に示す略記としての役目を果たそうとしているにすぎず、また、それぞれの別個の値は、あたかもそれが明細書に個別に列挙されているかのように本明細書中に組み入れられる。本明細書中に説明される全ての方法は、本明細書中で別段に示唆されずあるいは文脈的に明らかに矛盾しない限り、任意の適した順序で行なうことができる。本明細書中で与えられる任意の全ての例または例示的な言葉（例えば、「など」）の使用は、本発明をより良く説明しようとしているにすぎず、特許請求の範囲に別段に記載されていない限り本発明の範囲に限定をもたらさない。明細書中の言葉は、特許請求の範囲に記載されない任意の要素を本発明の実施に不可欠なものとして示唆していると解釈されるべきではない。
【００２９】
[0048]本発明の好ましい実施形態は、本明細書中では、本発明を実施するための発明者等に知られる最良の形態を含んで説明されている。それらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を理解すると当業者に明らかになり得る。本発明者等は、当業者がそのような変形形態を必要に応じて使用すると予期し、また、本発明者等は、本明細書中に具体的に記載される以外の方法で本発明が実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用可能な法律によって許容されるように本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の改変形態および等価物の全てを含む。また、前述した要素のその全ての想定し得る変形形態での任意の組み合わせは、本明細書中で別段に示唆されずあるいは文脈的に明らかに矛盾しない限り本発明によって包含される。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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