(57)【要約】洗浄および消毒特性を有する希釈水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液と希釈次亜塩素酸（ＨＯＣＬ）溶液を生成する電解槽組立体。電解槽は円筒形電解槽のための２つの絶縁性端末部材を有し、少なくとも２つの円筒形電極とそれら電極の間に配置された同軸の２つの円筒形隔膜を有する。異なる容積と濃度の希釈水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液と希釈次亜塩素酸（ＨＯＣＬ）溶液を生成する方法は、塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を円筒形電解槽の中央部屋に再循環させるステップと、濾過された軟水を円筒形電解槽のカソード部屋とアノード部屋に供給するステップとを有する。【選択図】なし
2015500402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽を使用して電気分解液を生成する方法であって、
ここに前記電解槽は、一方が他方の中に同心で配置される２つの円筒形隔膜により円筒形内側電極から分離された円筒形外側電極を有し、カソード部屋、中央部屋およびアノード部屋を形成し；
前記方法は、
１対の末端部材を提供するステップと、
ここにおいて管状の前記内側電極と前記隔膜の間の空間および前記隔膜と管状の前記外側電極の間の空間はアノード部屋およびカソード部屋を画定し；
前記２つの隔膜の間の空間は電解液部屋を画定し、そして前記電極の１つはアノードとして機能し、他の１つはカソードとして機能し；
前記電解槽の前記中央部屋に飽和塩水溶液を供給し、そして前記アノード部屋および前記カソード部屋に軟水を供給し、前記電極間に電流を適用するステップと、
からなり、
ここにおいてそれぞれの前記末端部材は前記末端部材の４つの区画とそれぞれの前記円筒形電極と前記２つの円筒形隔膜との間の密封係合を提供し、
前記末端部材はその外側壁を通る横方向注入口を有し、前記注入口は液体の前記末端部材の内側への接線送りのための管継手を備え、流体の流入または流出のための３対のポートが上側および下側の前記末端部材内に配置され、それぞれの前記ポートはホースまたはパイプの接続のための外部管継手を備え、前記組立体の対向する末端にある第１の１対のポートが前記外側電極の管と外側の前記隔膜との間の空間を内部からアドレスし、前記組立体の対向する末端にある第２の１対のポートが外側の前記隔膜と内側の前記隔膜との間の空間を内部からアドレスし、そして前記組立体の対向する末端にある第３の１対のポートが前記内側電極の管と内側の前記隔膜との間の空間を内部からアドレスする、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記２つの隔膜が円筒形セラミック膜または円筒形ポリマーイオン交換膜である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アノードおよびカソード、またはその両方は、混合酸化金属皮膜構造で活性化されるチタン基板からなり、前記混合酸化金属はルテニウム、イリジウム、チタン、タンタル、ロジウムおよびそれらの組み合わせからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記末端部材は相補的形状の４つの積層可能な区画からなり、少なくとも１つの密封形成機構を全ての隣接する区画の境界面に有し、ここにおいて前記密封形成機構は密封剤または圧縮可能リッジ、ガスケットまたはＯ−リングである、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項５】
前記末端部材はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなり、前記ガスケットおよびＯ−リングはエチレンプロピレンジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＢＵＮＡ−Ｎ）、フルオロカーボン（ＦＫＭほか任意のフルオロカーボン）またはプラスチックとゴムの組み合わせから形成される、ことを特徴とする請求項４に記載の組立体。
【請求項６】
電解液は前記中央部屋を通って循環され、前記電解液は塩化ナトリウム溶液か塩化カリウム溶液である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電解液は前記電解液を塩化ナトリウムまたは塩化カリウムで満たされた１つの中間の部屋を通って循環させることにより飽和され、そして、前記中間の部屋は貯蔵室を粒状塩化ナトリウムまたは粒状塩化カリウムで満たすために開けることができ、そして前記中間の部屋は外部の塩水貯蔵室であり、かつ前記円筒形電解槽の一部ではない、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電解液は可変速度蠕動式ポンプを使用して前記中央部屋と前記塩水貯蔵室の間を循環され、そして前記ポンプはフレキシブルで弾性の材料から形成される主供給系統を介して前記塩水貯蔵室と繋がり、そして前記中央部屋に繋がっている、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記中間の部屋は軟水で加圧され、前記中間の部屋の電解液はバルブを開けることによりドレン排出可能である、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記液体は塩水であり、前記方法はさらに、６００−１２００ｍＶの範囲の負の酸化還元電位を有するアルカリ性洗浄液を単離するステップを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体は塩水であり、前記方法はさらに、６００−１２００ｍＶの範囲の正の酸化還元電位を有する酸性消毒溶液を単離するステップを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記カソード部屋を出た前記液体の一部はアノード部屋に供給され、他の一部は貯蔵タンクに集積されるか、又はドレン排出される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
希釈水酸化ナトリウム（ＮＡＯＨ）溶液の一部がその後引き続いて前記アノード部屋を通って供給され、より中性なＰＨの次亜塩素酸（ＨＯＣＬ）溶液が生成される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記消毒溶液のＰＨは、ある容量の水酸化ナトリウム（ＮＡＯＨ）が前記アノード部屋を通るように再び仕向けることにより調整される、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
軟水は前記アノード部屋と前記カソード部屋の両方に前記電解槽の下方端末部材において供給され、そして洗浄溶液（ＮＡＯＨ）と消毒溶液（ＨＯＣＬ）は前記電解槽の上方端末部材から得られる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記軟水のらせん状供給は接線方向の入口ポートおよび出口ポートを使用して前記アノード部屋およびカソード部屋に供給され、電解液のらせん状供給は接線方向の入口ポートおよび出口ポートを使用して前記中央部屋に供給される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記電流は直流電流であり、電極間に適用される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
遊離型有効塩素含有量は電圧、前記アノード部屋と前記カソード部屋を通過する軟水の容積、塩水濃度を変化させることによって調整され、そして電極間の電流は少なくとも２０アンペアである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記カソード部屋は、前記下方末端部材の特定の区画を接線通過して前記カソード部屋に連接するチューブに開口部を経由して接続する入口管継手を有し、そして前記アノード部屋は、前記下方末端部材の特定の区画を接線通過して前記カソード部屋に連接するチューブに開口部を経由して接続する入口管継手を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項２０】
前記下方末端部材の１つの特定の区画は、前記下方末端部材の前記特定の区画を通過して前記中央部屋に連接するパイプに開口部を介して接続する入口管継手を有する、ことを特徴とする請求項１９に記載の組立体。
【請求項２１】
前記カソード部屋は、前記上方末端部材の特定の区画を接線通過して前記カソード部屋に連接するチューブに開口部を経由して接続する出口管継手を有し、そして前記アノード部屋は、前記上方末端部材の特定の区画を接線通過して前記カソード部屋に連接するチューブに開口部を経由して接続する出口管継手を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項２２】
前記上方末端部材の１つの特定の区画は、前記上方末端部材の前記特定の区画を通過して前記中央部屋に連接するパイプに開口部を介して接続する出口管継手を有する、ことを特徴とする請求項２１に記載の組立体。
【請求項２３】
前記ポートは、前記末端部材を介してまたは前記電極チューブを介して、前記空間を前記電極チューブが前記末端部材に挿入された場所に隣接してアドレスする、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項２４】
前記入口ポートは、前記末端部材の前記シートの面に対し０−１５度の角度で前記流体の流れを仕向ける、ことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項２５】
生成された洗浄液としての希釈水酸化ナトリウムは、布地、織物、およびカーペットを含む全ての表面を洗浄するのに適する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
生成された消毒液としての希釈次亜塩素酸は、ガラス、鏡、プラスチック、木、セラミック、花崗岩、金属およびラミネートを含む全ての硬質表面を消毒するのに適する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
生成された前記洗浄および消毒溶液は、電解液が前記中央部屋の中を循環され、そして電解液がカソード部屋に供給されず、かつ電解液がアノード部屋に供給されないことに起因して、残留塩類を含まない、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
残留塩類の不存在は、生成された希釈水酸化ナトリウムおよび希釈次亜塩素酸溶液で洗浄および消毒された織物を含む表面に残留物が現れないことを意味する、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩類水溶液の電解により洗浄および消毒液として使用される希釈水酸化ナトリウムおよび希釈次亜塩素酸溶液を同時に生成するための円筒形電解槽組立体に関するものである。その方法は、カソード部屋と電解液部屋とアノード部屋が２つの円筒形の隔膜により隔離されており、それにより洗浄および消毒液における残留塩類の存在を防止し、一方で消毒液のＰＨおよび遊離型有効塩素含有量を変化させることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
電解槽は塩水から洗浄および消毒液を生成するのに使用される。また電解槽は、水または他の溶媒を殺菌するための消毒液を生成するのに使用される。この目的に対し多くのタイプの電解槽が存在する。これら電解槽の基本的特徴は、２つの同心円的に配置された円筒形の電極であり、１つの隔膜が２つの電極間の空間を分離し、アノード部屋とカソード部屋を画定している。塩水のような電解液はアノード部屋およびカソード部屋を別々にまたは順次通過する。塩水が適切な条件下でこのように電気分解されると、それは高濃度で貯蔵寿命の長い、環境と人にやさしい洗浄および消毒液を生成可能である。
【０００３】
一般的に電解液は別々にアノードおよびカソード部屋を通過し、消毒液としての希釈次亜塩素酸溶液と洗浄液としての希釈水酸化ナトリウムを生成する。あるいは、電解液がアノードおよびカソード部屋を順次通過する場合、中性の消毒液が生成可能である。
【０００４】
隔膜は透過性セラミックまたはイオン交換膜のいずれかからできている。隔膜はアノードおよびカソード間の電解液の拡散を可能にするが、アノードおよびカソードにおける電解生成物が互いに向かって分散して開始物質または望まれない副産物に戻ることを阻害する。
【０００５】
酸性の消毒液は、塩類溶液をアノード部屋、カソード部屋およびセパレータよりなる電解槽を通過させることにより生成される。結果生成物は、酸化種、主として次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）および次亜塩素酸ナトリウムの混合物の形態の遊離型有効塩素（ＦＡＣ）を含み、そして結果生成物はそのＰＨ度、ＦＡＣの含有量および酸化還元レベルにより特徴づけられる。このような反応種は限られた寿命しかなく、従って溶液のＰＨは通常一定に保たれるが、その殺生物剤有効性は時間とともに減少する。電解槽は複数の円筒形電極に１つの円筒形セラミック隔膜からなるか、または電解槽は複数の平面電極とセパレータとしての１つのイオン透過性膜シートからなる。
【０００６】
電極間の不溶性イオン透過膜またはセラミック隔膜の使用は１００年以上に渡って発表され、例えば特許文献１−２では、同心円の円筒形電極とイオン透過性隔膜を使用して、電解液が別々にアノード部屋およびカソード部屋を通過することが可能な電解槽を記載している。
【０００７】
３部屋からなる電解槽は次の利点がある：特許文献３，４または５のような２部屋からなる電解槽を使用する場合、カソード部屋で形成される溶解水素ガスのような還元種は隔膜を通ってアノード部屋に移動しがちである。しかし３部屋からなる電解槽における中央の部屋は還元種のカソード部屋からアノード部屋への拡散を制御し、そしてそれにより、より強い酸化性のアノード水が得られる。
【０００８】
図１の電解槽では次の電気分解反応が起こる：
アノードでは：
【化１】
2015500402.tif 000003
カソードでは：
【化２】
2015500402.tif 000004
【０００９】
これらの反応はアノード溶液の酸素濃度を増加させそしてカソード溶液の水素濃度を増加させるが、一方で電解水の必須特性は不変に保たれる。さらにアノードで生成された水素イオンのカソードに向かっての移動が制限され、そしてその後電気分解反応［３］が反応［１］および反応［２］に追加して起こる。
【化３】
2015500402.tif 000005
【００１０】
この反応はカソード水のＰＨがアルカリ領域にシフトする傾向があることを示唆する。反応［１］においてアノード部屋で生成された水素イオンは、一部アノード部屋に残留する。図１の２部屋からなる電解槽ではアノード液は水素イオンにより荷電されやすく、一方カソードは水酸化イオンにより荷電される。言い換えれば、図１の電解槽で生成される荷電水はガラス、鏡、金属などの表面洗浄または半導体またはレジンの処理に向いていない可能性がある。
【００１１】
洗浄または表面処理の効率を向上させるため、アノード水はもっと酸化性および／または酸性であり、カソードはもっと還元性および／またはアルカリ性であることを求められている。しかし図１の電解槽は有効な解決策を作るのが難しい。
【００１２】
図２の３部屋からなる電解槽は上記の課題を解決するために設計され、そこではアノード部屋とカソード部屋の間に中央の部屋が追加されている。３部屋からなる電解槽を使用すれば、容易に軟水を電気分解できる。
【００１３】
３部屋からなる電解槽の他の利点は、電解液がアノードおよびカソード部屋に供給されないことである。２部屋からなる電解槽の効率は大幅に改善されたが、カソード部屋を通過する全ての電解液が水酸化ナトリウムに変換されることはない。同様にアノード部屋を通過する全ての電解液が次亜塩素酸および／または次亜塩素酸イオンに変換されることはない。
【００１４】
結果として２部屋からなる電解槽で生成された洗浄および消毒液は共に残留塩類を含む。洗浄および消毒液の両方における塩類の存在は表面処理に対するその使用を制限する、なぜならば塩類は腐食性であり、表面に斑点を付け、表面に付着物を残す。その結果ほとんどの洗浄および消毒工程には水道水による追加のすすぎが含まれる。
本発明は塩類の付着の問題を解決し、それにより追加のすすぎを要しない表面洗浄および消毒を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許５９０，８２６
【特許文献２】米国特許９１４，８５６
【特許文献３】米国特許７，３７４，６４５
【特許文献４】米国特許７，６９１，２４９
【特許文献５】米国特許７，８２８，９４２
【特許文献６】米国特許８，００２，９５５
【発明の概要】
【００１６】
本発明はカソード部屋、アノード部屋および電解液部屋からなる円筒形２重隔膜電解槽組立体に向けられている。本発明は少なくとも２つの円筒形電極が同軸で配置され、一方の電極が他方の電極の中に配置され、少なくとも２つの電極の間に同軸で配置される２つの隔膜を有するタイプの円筒形電解槽に対する絶縁性末端部材を提供する。
【００１７】
カソード部屋を通過した濾過された軟水は全ての表面、織物、布地、およびカーペットに対する洗浄剤として機能する。アノード部屋を通過した濾過された軟水は全ての硬質表面に対する消毒剤として機能する。
【００１８】
軟水のアノードにおける電気分解は水素イオンを生成し、そこでは塩酸や硫酸などの酸を添加して調製された酸性溶液と異なり、対イオンとしての陰イオンは存在しない。軟水を電気分解することにより生成されるアノード水はその溶液が荷電されていることを示す。さらに水素イオンそのものは電子受容体であり、従って酸化種の１つであることを示す。従ってアノード水の酸化還元電位は酸化に対して不活性な側にシフトする傾向がある。言い換えれば、酸化還元センサはプラスの値を示す。軟水のカソードでの電気分解の間に水はカソードで還元される。このことは水がナトリウムイオンより還元されやすいために起こる。カソードでの電気分解はカソード周辺のＨ＋／ＯＨ−のバランスを変化させ、溶液をより塩基性にし、カソードの酸化還元電位はネガティブになる。
【００１９】
図１の２部屋からなる電解槽が使用される場合、カソード水は、表面を蒸留水、逆浸透圧水（ＲＯ）または水道水ですすぎ落とすことをしない実際の洗浄または表面処理に必ずしも適していない。アノード水は、表面を後に蒸留水、ＲＯまたは水道水ですすぎ落とすことをしない硬質表面の消毒に必ずしも適していない。従って実際の使用に供するには電解槽の改良は大変重要である。
【００２０】
詳細には、効果のある洗浄および消毒剤を生成するための重要な要素は、見掛け電流密度（電流（Ａ）／電極全体の見掛け面積（ｃｍ２））、電極面に沿った流体速度、および実電流密度（実効電流密度；電流（Ａ）／電極の実面積（ｃｍ２））である。流体速度が増加すると水素イオンおよび電極表面上に生成された他の電解種はより速く移動する。
【００２１】
電解槽を通過する種々の流れパターンに応じて、種々の異なる消毒液が本発明の電解槽の中で生成可能である。例えば、軟水はアノード部屋およびカソード部屋に供給され、電解された溶液がその後それぞれの部屋から別々に回収可能である。あるいは軟水はアノード部屋およびカソード部屋の両方に順次供給されてもよい。消毒溶液を変化させるのに使用可能な他の要素は、電極に印加される電圧、吸収される電力、電極皮膜、および電極の物理的寸法、電極の形状および電極間の距離、および、膜の間隔と材料である。膜材料はまた重要な特性である、なぜならばそれが電極間を移動するイオンの移動度に影響するからである。
【００２２】
本発明の目的の１つは、希釈水酸化ナトリウムと希釈次亜塩素酸を同時に供給し、そしてＰＨと遊離型塩素の含有量が調製可能な円筒形電解槽を供給することである。
【００２３】
本発明の目的の他の１つは、洗浄および消毒液の中の残留塩類の存在を防止し、一方で消毒液のＰＨと遊離型実効塩素含有量を変化させることができる方法と装置を開示することである。
【００２４】
本発明の目的のさらに１つは、清浄度を向上させることである。なぜならば電解槽により生成された洗浄液は、表面から微小粒子またはその類似物を取り除くことにより全ての表面を洗浄するのに効果的であり、そして電解槽から生成された消毒液は、微生物およびウィルスの酸化により、全ての硬質表面を消毒するのに効果的である。
【００２５】
本発明の目的のさらに１つは、レジンまたは類似のもの、詳細には飲料、乳製品および医療器具用のレジンを洗浄および消毒するのに効果的な洗浄および消毒液を提供することである。
【００２６】
本発明の目的のもう１つは、洗浄および消毒後に特別な化学物質が残留しない洗浄および消毒液を提供することである。
【００２７】
本発明に付随する他の目的およびさらなる優位性および利点は以下の記述、事例および請求項から当業者には自明となろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（従来技術）例えば特許文献３−６に記載される２部屋からなる円筒形電解槽の図である。
【図２】電解液が循環する中央の部屋を形成するために２つの隔膜を使用する、３部屋からなる円筒形電解槽の図である。
【図３】（従来技術）一般的な２部屋からなる電解槽組立体を、１つの末端キャップ内の１つの電極部屋へのポートと、他の末端キャップ内の他の電極部屋へのポートとの間で中央軸上の面で切断した断面図である。
【図４】３部屋からなる電解槽組立体を、１つの末端キャップ内の１つの電極部屋へのポートと、他の末端キャップ内の他の電極部屋へのポートとの間で中央軸上の面で切断した断面図である。
【図５】（従来技術）２部屋からなる電解槽が挿入されるべき、１区画からなる末端部材の側面図である。
【図６】（従来技術）挿入された管だけが中央軸の１つの面で切断された、１区画からなる末端プラグの図である。
【図７】３部屋からなる電解槽が挿入されるべき、多重の区画からなる末端部材の側面図である。
【図８】多重の区画からなる末端部材を３部屋からなる電解槽の上側から見た図である。
【図９】（従来技術）２部屋からなる電解槽内の一般的な流れパターンである。
【図１０】３部屋からなる電解槽内の一般的な流れパターンである。
【図１１】（従来技術）２部屋からなる電解槽内の代替的な流れパターンである。
【図１２】３部屋からなる電解槽内の代替的な流れパターンである。
【図１３】塩水貯蔵室と、電解液を循環させるための蠕動式ポンプの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は洗浄液とともに同時に消毒液を生成する最適な円筒形電解槽の構築に向けられる。希釈水酸化ナトリウムは塩基性がより強く、残留塩類を含まず、従ってその溶液は蒸留水、逆浸透圧水（ＲＯ）または水道水で後に表面をすすぐ必要なく任意の表面を洗浄するのに使用可能である。希釈次亜塩素酸は残留塩類を含まず、そしてその遊離型有効塩素含有量およびＰＨは調製可能である。その結果、塩素使用料を考慮し、そしてＦＤＡ，ＥＰＡ，ＵＳＤＡおよびＣＤＣなどの規制官庁により設定された種々の消毒プロセスに準拠して、ある表面の消毒用にＰＨおよび遊離型有効塩素が「個別に適合」された消毒液を使用して、表面が効果的に消毒できる。一定の表面はより酸性度の強い消毒液を必要とするが、一方他の表面は消毒液の酸性によりダメージを受ける。これらのケースではより中性のＰＨの次亜塩素酸が好ましい。また、残留塩類を含まないことにより、表面を蒸留水、逆浸透圧水（ＲＯ）または水道水で表面をすすぐことなく、消毒液を任意の表面に使用できる。
【００３０】
３部屋からなる電解槽は図２と図４に示される。円筒形の電極（１）が円筒形隔膜（２）の中に配置され、円筒形隔膜（２）は第２の円筒形隔膜（３）の内部に配置され、ここで２つの末端部材（９９）の使用により第２の円筒形隔膜（３）は第２の電極（４）の内部に配置され、末端部材（９９）は１つのチューブキャップ（６）、ポートＡキャップ（７）、ポートＢキャップ（８）およびポートＣキャップ（９）から構成される。
【００３１】
末端部材（９９）の４区画の設計により、組立体（１００）全体の方向決めと密封が可能になる。チューブキャップ（６）は外側電極（４）をＯ−リング（１２）を使用して末端部材（９９）で密封する。チューブキャップ（６）は外側電極（４）上に接着されるかネジ止めされる。チューブキャップ（６）が外側電極（４）上にネジ止めされる場合、外部電極のチューブ末端はおすネジを有し、チューブキャップ（６）上に設けられたメスネジに適合する。
【００３２】
ポートＡキャップ（７）はポートＡが、軟水の流れを、管継手（１７）内のポートＡ端末を通って、アノード（４）と隔膜（３）の間の空間により画定される部屋Ａに入り、そして反対側のポートＡキャップ（７）の管継手（１７）内のポートＡ端末を通って部屋Ａから外に出るように仕向ける機能を特徴とする。
【００３３】
ポートＢキャップ（８）はポートＢが、飽和塩水の流れを、管継手（１７）内のポートＢ端末を通って、隔膜（２）と隔膜（３）の間の空間により画定される部屋Ｂに入り、そして反対側のポートＢキャップ（８）の管継手（１７）内のポートＢ端末を通って部屋Ｂから外に出るように仕向ける機能を特徴とする。
【００３４】
ポートＣキャップ（９）はポートＣが、軟水の流れを、管継手（１７）内のポートＣ端末を通って、内側電極（１）と隔膜（２）の間の空間により画定される部屋Ｃに入り、そして反対側のポートＣキャップ（９）の管継手（１７）内のポートＣ端末を通って部屋Ｃから外に出るように仕向ける機能を特徴とする。
【００３５】
末端部材（９９）の４つの区画はそれぞれの区画を互いの上に密封するため、互いに接着されているか又はＯ−リング（１３）を使用して互いに圧迫している。
【００３６】
チューブキャップ（６）は外側電極（４）上に接着されるかネジ止めされる。ポートＡキャップ（７）はチューブキャップ（６）に接着されるか押しつけられる。チューブキャップ（６）はＯ−リング（１３）用の溝を備え、ポートＡキャップ（７）はチューブキャップ（６）の上に押し付けられる。ポートＢキャップ（８）はポートＡキャップ（７）に接着されるか押しつけられる。ポートＡキャップ（７）はＯ−リング（１３）用の溝を備え、ポートＢキャップ（８）はポートＡキャップ（７）の上に押し付けられる。ポートＣキャップ（９）はポートＢキャップ（８）に接着されるか押しつけられる。ポートＢキャップ（８）はＯ−リング（１３）用の溝を備え、ポートＣキャップ（９）はポートＢキャップ（８）の上に押し付けられる。
【００３７】
チューブキャップ（６）、ポートＡキャップ（７）、ポートＢキャップ（８）およびポートＣキャップ（９）は３つのステンレス鋼のボルト（１８）、ワッシャー（１９）およびナット（２０）を使用してボルト締めされる。末端部材（９９）の各区画では３つの孔（２１）があり、ステンレス鋼のボルト（１８）、ワッシャー（１９）およびナット（２０）の収容を円滑にしている。末端部材（９９）の各区画の密封は、圧力がトルクを与えることなくゆっくりとそしてスムースに印加され、セラミックの隔膜（２）と（３）を損傷することなく確実な密閉が得られるように、末端部材（９９）の各区画を互いの上に圧迫することにより達成される。
【００３８】
電極（１）および電極（４）のいずれか一方がアノードとなり、他方がカソードとなる。この選択は製造の容易さ、または行われるべき電気分解工程の性質からの要求を考慮して、アノードとカソード部屋のどちらが優先的に外側の部屋であるべきかにより決められてよい。これらの考慮には電極と隔膜との間隔、隔膜（２）と隔膜（３）の所望のスペース、および部屋Ｂにおける電解液の流れと部屋Ａと部屋Ｃにおける軟水の流れのバランスに対する相対的容積要求を含む。
【００３９】
内部電極（１）と外部電極（４）のチューブは電気伝導性材料、好適にはチタンで構成される。
【００４０】
金属電極チューブは隔膜（２）と隔膜（３）に向いたチューブ面が混合酸化金属で被覆されている。２つの電極の金属はチタンまたはステンレス鋼でもよい。両方の金属は共に混合酸化金属で被覆されてよい。カソードは皮膜されない金属でもよいが、アノードは混合酸化金属で被覆された金属でなければならない。好適な配置では、外側電極チューブ（４）がアノードであり、その内側が混合酸化金属で被覆されていて、内側電極チューブ（１）がカソードであり、それは皮膜されていない。
【００４１】
外側電極（４）は図２に示され、それは電気的コネクタ（１０）が外側電極チューブ（４）の外側に半田付けされている。内側電極（１）は電気的コネクタ（１１）をその末端に有し、それは内側電極（１）の一部であり、そして上側末端部材（９９）の外側から外に伸長している。電解槽組立体の機能性にとっては不要であるが、外側電極（４）の外側はゴム製スリーブ（５）で絶縁されており、それは外側電極（４）の上で熱収縮され、必要な長さに切断されたものである。他の選択肢として、絶縁被覆管（５）またはチューブを外側電極（４）の外側に接着する。
【００４２】
アノードとカソードは２つの隔膜（２）、（３）により分離される。好適にはこれら隔膜はアルミナ、ジルコニウムを含むセラミックである。隔膜の厚みは電解槽組立体（１００）が使用される用途により広い範囲で変わりうるが、隔膜（２）、（３）は壊れやすく、ほとんどの用途に対して膜圧１．５−２ｍｍが好ましい。
【００４３】
外側電極（４）、内側電極（１）、隔膜（２）、隔膜（３）の相対的直径寸法は、外側電極（４）の直径は隔膜（３）の直径より大きく、隔膜（３）の直径は隔膜（２）の直径より大きく、隔膜（２）の直径は内側電極（１）の直径より大きいという単一の要件の下で変化してよい。実際の直径は電解槽組立体（１００）の所望の特性により変わってよい。この点で直径は電解の速度、電解槽組立体を通過する流れの速度、および電解槽組立体が使用されるシステムの他のニーズを最適化するために変化してよい。
同様に、外側電極（４）、内側電極（１）、隔膜（２）、隔膜（３）の相対的長さは、外側電極（４）の長さが隔膜（３）の長さより短く、隔膜（３）の長さが隔膜（２）の長さより短く、隔膜（２）の長さが内側電極（１）の長さより短いというこの実施形態の単一の要件の下で変化してよい。外側電極（４）、内側電極（１）の長さおよび隔膜（２）、隔膜（３）の長さは、組立の容易さ、および電解槽組立体が使用されるシステムにおいて電解槽組立体の性能を最大にするための形状、のような要因により決定されてよい。
【００４４】
上方および下方末端部材（９９）は相互に交換可能であり、また絶縁材料、好適にはポリ塩化ビニルより作られる。それぞれの末端部材（９９）はチューブキャップ（６）、ポートＡキャップ（７）、ポートＢキャップ（８）およびポートＣキャップ（９）の４つの区画からなる。
【００４５】
末端部材（９９）の４つの区画は鋳造または機械加工により形成可能である。ポート（１７）は軟水の部屋Ａおよび部屋Ｃへの流入またはそこからの流出のためにある。ポート（１７）は電解液の部屋Ｂへの流入または部屋Ｂからの流出のためにある。末端部材（９９）の全ての区画は、３つ以上のステンレス鋼のボルト（１８）、ワッシャー（１９）およびナット（２０）の収容を容易にする３つ以上の孔を有し、それらボルト（１８）、ワッシャー（１９）およびナット（２０）により末端部材（９９）の４つの区画は一緒に圧迫される。
【００４６】
末端部材（９９）の３つの区画、チューブキャップ（６）、ポートＡキャップ（７）、およびポートＣキャップ（９）は溝を持ち、Ｏ−リングがそれらの区画の間で密封を形成するのを促進する。チューブキャップ（６）が外部電極（４）の上にネジ止めされ、そしてステンレス鋼のボルト（１８）、ワッシャー（１９）およびナット（２０）が使用される場合、３つのボルトは電解槽組立体（１００）の構造的統合性を提供する。チューブキャップ（６）が外部電極（４）の上に接着された場合、末端部材（９９）の３つの区画も一緒に接着される。
【００４７】
メスネジを持つ２つの孔（２２）が対向するチューブキャップ（６）内に共に形成される。これにより電解槽組立体（１００）をプレートまたはブラケット上に搭載することが可能になる。このプレートまたはブラケットは金属が一方または両方の電極から絶縁されているかぎり、プラスチックまたはステンレス鋼でよい。搭載するプレートまたはブラケットの好適な成形加工は、ポリ塩化ビニルの加工シートであり、それはＰＶＣとして商業的に入手可能である。
【００４８】
末端部材（９９）の１つの重要な特徴は、末端部材（９９）の全ての区画の内径が４つのチューブ（１）、（２）、（３）および（４）の外径に密接に適合し、それにより密封剤として接着材を使用する場合に良好な密封が得られることである。チューブキャップ（６）が外側電極（４）の上にネジ止めされる場合、かつ末端部材（９９）の他の区画が互いの上に圧迫されている場合、Ｏ−リング（１２）、（１４）、（１５）および（１６）が良好な密封をチューブ（１）、（２）、（３）および（４）と４つの端末キャップ（６）、（７）、（８）および（９）の間で形成し、またＯ−リング（１３）を使用して４つの区画自体の間で良好な密封を形成することが重要である。相対的に壊れやすい隔膜（２）、（３）は、組み立て中に隔膜が破壊されないように、密封を形成するためにＯ−リング（１４）、（１５）の使用を必要とする。組立時には電解槽組立体（１００）の長さは外部電極チューブ（４）により課された長さにより画定されることが必要である。隔膜（２）、（３）は、たとえ隔膜（２）、（３）の片端がポートＢキャップ（８）およびポートＣキャップ（９）に載っていても、両端をＯ−リング（１４）、（１５）で密封するために十分に長くなくてはならない。  
【００４９】
末端部材キャップ（９９）の第２の重要な特徴は、３つのポートの存在である。ポートＡは、図２と図４に示されるように、ポートＡキャップ（７）の外側表面上の管継手（１７）より始まり、そして外側電極チューブ（４）の内側と隔膜（３）の外側とにより画定される部屋Ａを通過する軟水の流れを可能にする。ポートＣは、図２と図４に示されるように、ポートＣキャップ（９）の外側表面上の管継手（１７）より始まり、そして隔膜（２）の内側と内側電極（１）の外側とにより画定される部屋Ｃを通過する軟水の流れを可能にする。ポートＢは、図２と図４に示されるように、ポートＢキャップ（８）の外側表面上の管継手（１７）より始まり、そして隔膜（３）の内側と隔膜（２）の外側とにより画定される部屋Ｂを通過する電解液溶液の流れを可能にする。ポートＡ、ポートＢ、ポートＣの外側は管継手（１７）であり、それは電解槽組立体（１００）へ流入し、またはそこから流出するチューブを受容する。
【００５０】
これらの管継手（１７）は図２と図４に示されるように、フレアレス管継ぎ手でよく、またはホース用かかりでもよく、または電解槽組立体（１００）が組み込まれるシステムにとって適切な他の結合器具でもよい。ポートの向きは、内側電極チューブ（１）、隔膜（２）、（３）の周りの、部屋Ａ、部屋Ｂおよび部屋Ｃの空間の間の急な螺旋流を促進する向きである必要がある。
【００５１】
末端部材（９９）はその構成が電解槽組立体の密封を可能にし、押圧力が外側電極（４）に印加され、そして隔膜（２）と（３）には大きな押圧力が印加されない限り、他の構成であってもよい。異なるタイプの末端部材（９９）は適切な長さのチューブが選択され、かつ末端部材（９９）の区画が加圧または接着により一緒に密封される限り、任意の組み合わせで組み合わされてよい。好適な末端部材（９９）が図示され記述されているが、本発明はこれにより限定されないことは明白である。請求項に記載された本発明の精神と範囲から離れることなく、変更、変化、修正、置換、等価が同業者に想起されよう。
【００５２】
本発明のもう１つの重要な特徴は、図１３に示すように、塩水貯蔵室（９８）の構築および、電解液を塩水貯蔵室（９８）から部屋Ｂを通って塩水貯蔵室（９８）に循環させるためのポンプ（２３）の使用である。塩水貯蔵室（９８）は好適には透明なプラスチックチューブ（２４）と２つの末端部材（２５）と（２６）からなり、それらはＰＶＣとして商業的に入手可能なポリ塩化ビニルから作られる。透明チューブ（２４）は末端部材（２５）と（２６）の間に接着される。末端部材（２５）はオスネジを有し、それによりキャップ（２７）が末端部材（２５）の上にネジ止め可能である。末端部材（２５）はまたポート（２８）を有し、そこに電解液を部屋Ｂに排出するためのチューブが管継手（１７）を介して接続できる。末端部材（２６）は末端部材（２６）の底部にポート（２９）を有し、そこに軟水を注入するためのチューブが管継手（１７）を介して接続できる。末端部材（２６）は末端部材（２６）の底部にバルブ（３１）付きのもう１つのポート（３０）を有する。バルブ（３１）を開くことにより、電解液を塩水貯蔵室（９８）からドレン排出することができる。ポート（２９）と（３０）はポート（２９）と（３０）の開口部が塩水の満水線より上に位置するように構築されている。この特徴は２つの点で重要である。第１にキャップ（２７）を開けることにより塩水貯蔵室（９８）に粒状塩が添加されるときに、開口部がこれらの高い位置のポート（２９）（３０）の側面にあるため、塩がポート（２９）（３０）に入らない。第２に、バルブ（３１）を開けたときに電解液のみが排出され、そして塩水貯蔵室（９８）は、末端部材（２６）の上の塩水貯蔵室（９８）の底部に集められた粒状塩類で満たされたままである。
【００５３】
末端部材（２６）は末端部材（２６）の底部に第３のポート（３２）を有し、そこにポンプ（２３）からの電解液を注入するためのチューブが管継手（１７）を介して接続できる。ポート（３２）はその開口部が塩水の満水線より下に位置するように構築されている。この特徴は２つの点で重要である。第一にキャップ（２７）を開けることにより塩水貯蔵室（９８）に粒状塩が添加されるときに、開口部がポート（３２）の側面にあるため、塩がポート（３２）に入らない。第２に、ポンプ（２３）からの電解液が塩水層を通って循環され、それが電解液を飽和させる。電解液はポンプを介して循環され、そのポンプは好適には可変速度の蠕動式ポンプであり、塩水貯蔵室（９８）からポンプ（２３）へのチューブを接続する管継手（１７）と、ポンプ（２３）から電解槽組立体（１００）へのチューブを接続する管継手（１７）との２つの管継手（１７）を持つ。
【００５４】
塩水濃度は粒状塩と軟水を塩水貯蔵室（９８）に添加することにより調整可能である。電解液は好適にはキャップ（２７）を開けて、粒状塩化ナトリウムを塩水貯蔵室（９８）に添加することにより形成される。粒状塩化ナトリウムの他に粒状塩化カリウムも使用可能である。電解液は好適には飽和塩水溶液である。電解液の飽和はある一定の最小量の塩水で満たされた塩水貯蔵室（９８）を通って電解液を循環させることにより確実にされる。電解液は塩水貯蔵室（９８）の底部から塩水貯蔵室（９８）の底部にある塩の層を通って循環される。
【００５５】
この３部屋からなる円筒形電解槽は異なる流れパターンで使用でき、それにより洗浄および消毒溶液の容積を変化させ、またＰＨと遊離型有効塩素含有量を変化させることが可能になる。一般的な流れパターンは約３０−７０％の軟水がアノード部屋を通過し、そして７０−３０％の軟水がカソード部屋を通過することを可能にする。アノード部屋またはカソード部屋を通過する軟水の容量はアノード部屋の出口チューブに搭載されたバルブを閉めることにより制限可能であり、そしてカソード部屋を通過する軟水の容量はカソード部屋の出口チューブに搭載されたバルブを閉めることにより制限可能である。
【００５６】
他の選択肢としての流れパターンは、軟水の１００％がアノード部屋またはカソード部屋を通過するパターンである。アノード部屋またはカソード部屋を出る電気分解された溶液の約７０−１００％は、再びアノード部屋またはカソード部屋に仕向けられるが、一方で０−３０％の電気分解された溶液は水酸化ナトリウム貯蔵コンテナに集められるか、または有用な副産物として排出される。７０−１００％の電気分解された溶液が次亜塩素酸貯蔵コンテナに集められるこの流れパターンは、副産物の使用が無いか少ない場合に好適であり、この場合主産物の容積が最大になる。
【００５７】
好適な選択肢としての流れパターンの１つは、最初に軟水をカソード部屋を通過させ、ここで出口チューブはＴ字管が搭載され約２０％の希釈水酸化ナトリウムが貯蔵タンクに流れ、そして約８０％の希釈水酸化ナトリウムがアノード部屋に再び入るというパターンである。この好適な選択肢としての流れパターンの結果は、約８０％の軟水がカソードでの電気分解を受け、その後アノードでの電気分解を受けてＰＨが中性の消毒液を生成する。それより多い希釈水酸化ナトリウムをアノード部屋に再投入すると、希釈次亜塩素酸のＰＨを増加させ、それより少ない希釈水酸化ナトリウムをアノード部屋に再投入すると、希釈次亜塩素酸のＰＨを減少させる。アノード部屋に入る希釈水酸化ナトリウムの容積はＴ字管と水酸化ナトリウム貯蔵コンテナの間のカソード部屋の出口チューブに搭載されたバルブにより制御される。
【００５８】
当業者は本発明が本発明の目的を実現し上記の目的や利点およびそれらに内在するものを獲得するために良く適応されていることを容易に理解しよう。ここに記載された実施例、方法、手順、および技術は好適な実施形態の現時点の代表であり、例示を目的とし、そして発明の範囲を制限することを意図していない。そこにおける変更や他の使用は当業者に想起されようが、それは本発明の精神の範囲に含まれ、また添付の請求項の範囲により定義される。本発明は特定の好適な事例に関連して記述されてきたが、請求の範囲の本発明は、これらの特定の実施例に制限されるべきではない。本発明を実施するために記載されたモードの当業者には自明な種々の変更は、以下の特許請求の範囲に含まれることを意図されている。
【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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【国際調査報告】
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