(57)【要約】  洗浄システム（１０ａ）であって、供給液を供給するように構成された液体源（１２）と、供給液を受け、供給液を電気化学的に活性化して電気化学的活性化液を供給するように構成された電解セル（１８）であって、電気化学的活性化液が加熱されるように、電気化学的活性化により供給液の加熱も行う電解セルと、電気化学的活性化液を吐出するように構成されたディスペンサ（２０）とを備える洗浄システム。
2015509763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の温度で供給液を供給するように構成された液体源と、
前記供給液を受け、前記供給液を電気化学的に活性化して電気化学的活性化液を供給するように構成された電解セルであって、前記電気化学的活性化液が前記第一の温度より高い第二の温度となるように、前記電気化学的活性化により前記供給液の加熱も行う電解セルと、
前記電気化学的活性化液を吐出するように構成されたディスペンサと、
を備える洗浄システム。
【請求項２】
前記電解セルの上流に配設された加熱要素であって、前記供給液を前記第一の温度から第二の温度に加熱するように構成され、更に前記加熱された供給液を前記電解セルに供給するように構成された加熱要素
を更に備える請求項１記載の洗浄システム。
【請求項３】
前記電解セルの下流に配設された加熱要素であって、前記電気化学的活性化液を、その上昇後温度から前記上昇後温度より高い第二の温度に加熱するように構成され、更に前記加熱された電気化学的活性化液を前記ディスペンサに供給するように構成された加熱要素
を更に備える請求項１記載の洗浄システム。
【請求項４】
移動式洗浄ユニットハウジングと、
前記移動式洗浄ユニットハウジングを移動させるように構成された複数の車輪と、
前記移動式洗浄ユニットハウジングの内部に保持され、前記複数の車輪の少なくとも一部を回転させるように構成された駆動モータと、
を更に備える請求項１記載の洗浄システム。
【請求項５】
携帯式ユニットハウジングを更に備える請求項１記載の洗浄システム。
【請求項６】
前記電解セルは、アノード電極とカソード電極とを備え、前記洗浄システムは、前記アノード電極およびカソード電極に電力を伝えるように構成された制御装置を更に備える請求項１記載の洗浄システム。
【請求項７】
前記電解セルは、前記アノード電極と前記カソード電極との間に配設された隔壁を更に備える請求項６記載の洗浄システム。
【請求項８】
前記電解セルと前記ディスペンサとを相互接続する流体ラインと、
前記流体ラインに沿って配設された温度センサであって、前記電気化学的活性化液の温度を測定するように構成された温度センサと、
前記温度センサにより測定された前記温度に少なくとも部分的に基づいて、前記電解セルに電力を送るように構成された制御装置と、
を更に備える請求項１の洗浄システム。
【請求項９】
表面を洗浄する方法であって、
第一の温度を有する供給液を液体源から電解セルに送り込む手順と、
前記電解セル内の前記供給液を電気化学的に活性化し、かつ加熱することにより、前記第一の温度より高い上昇した温度で電気化学的活性化液を供給する手順と、
前記電気化学的活性化液を前記表面に吐出する手順と、
を含む方法。
【請求項１０】
前記電解セルの上流に位置する加熱要素によって前記供給液を加熱する手順を更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記電解セルの下流に位置する加熱要素によって前記電気化学的活性化液を更に加熱する手順を更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記表面は低温室環境内の表面であり、前記供給液はグリコール系成分をほぼ含まない請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記電気化学的活性化液を前記表面に吐出する前に、前記電気化学的活性化液の温度を監視する手順を更に含む請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記監視される温度に少なくとも部分的に基づいて、前記電解セルへの電力を調整する手順を更に含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
表面を洗浄する方法であって、
供給液を液体源から電解セルに送り込む手順と、
前記電解セルを流れる電流を誘起して、前記電解セル内の前記供給液を電気化学的に活性化し、かつ加熱することにより、電気化学的活性化液を供給する手順と、
前記電気化学的活性化液の少なくとも一部を、流体ラインを介して方向付ける手順と、
前記流体ライン内の前記電気化学的活性化液の温度を監視する手順と、
前記監視される温度に応じて、前記送り込み、および、前記電流の誘起のうち少なくとも一方を制御する手順と、
前記電気化学的活性化液の少なくとも一部を前記表面に吐出する手順と、
を含む方法。
【請求項１６】
前記電解セルの上流に位置する加熱要素によって前記供給液を加熱する手順を更に含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記電解セルの下流に位置する加熱要素によって前記電気化学的活性化液を更に加熱する手順を更に含み、前記電気化学的活性化液の温度が監視される前記流体ラインが前記加熱要素の下流に位置している請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記監視される温度に応じて、前記送り込み、および、前記電流の誘起のうち少なくとも一方を制御する手順により、前記電気化学的活性化液の前記流体ラインを介して方向付けられる部分の温度を所定の温度範囲内に維持する請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記表面は低温室環境内の表面であり、前記供給液はグリコール系成分をほぼ含まない請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記供給液は水を主成分とする請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［分野］
本開示は、洗浄および／または消毒システムに関し、特に洗浄および／または消毒特性を有する、熱的に強化された液体を生成するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
［背景］
例えば外面および他の基材など、居住施設、工業施設、商業施設、病院施設、食品加工施設、および、飲食施設を洗浄もしくは消毒するために、ならびに、例えば食品やその他の物品などの様々なアイテムを洗浄もしくは消毒するために、種々のシステムが今日使用されている。
【０００３】
例えば、工業建物および商業建物の床を清掃するために、硬質床面洗浄機が広く用いられている。洗浄機には、洗浄機の後方を歩くオペレータによりコントロールされる小型のものから、洗浄機に乗ったオペレータによりコントロールされる大型のものまで、いろいろなサイズがある。こうした洗浄機は、一般に、適当なオペレータ操縦部を備えた車輪付きの車両である。洗浄機の本体は、電力要素および駆動要素、洗浄液を保持する溶液タンク、および洗浄中の床から回収した廃液を保持する回収タンクを含む。１つ以上の洗浄ブラシを含む洗浄ヘッドおよび付属の駆動要素は、車両に装着されており、車両の前方、下方、または後方に位置し得る。溶液散布システムは、溶液タンクから１つまたは複数の洗浄ブラシ近傍の床に洗浄液を吐出する。
【０００４】
軟質床洗浄機は、オペレータにより操作される小型の移動機として実現可能であり、あるいは台車に連結された洗浄ワンドを有する台車搭載式システムとして実現可能である。台車は、洗浄溶液タンク、廃水回収タンク、および強力吸引脱水機を運搬する。
【０００５】
硬質および軟質床洗浄システムにおいて用いられる一般的な洗浄液は、水と化学系洗剤とを含む。洗剤は、一般的に溶剤、ビルダー、および界面活性剤を含む。これらの洗剤は、泥や油分など様々な異なる汚れのタイプに対して洗浄効果を高める一方、洗浄された表面に不要な残留物を残す傾向がある。そうした残留物は、表面の外観、および、表面が再汚染される傾向に悪影響を与え得て、洗剤によっては、潜在的に健康または環境に悪影響を与える可能性がある。同様な短所は、他のタイプの表面およびアイテム用の洗浄システムにも当てはまる。例えば、所望の洗浄特性および／または消毒特性を維持する一方で、一般的な洗剤の使用を低減するためには、および／または、洗浄後の表面に残る残留物を低減するためには、改良された洗浄システムが望ましい。
【０００６】
［概要］
本開示の一側面は、洗浄システムに関する。洗浄システムは、第一の温度で供給液を供給するように構成された液体源と、供給液を受け取り、電気化学的に供給液を活性化して、電気化学的活性化液を供給するように構成された電解セルとを備える。電気化学的活性化はまた、電気化学的活性化液が第一の温度より高い第二の温度になるよう、供給液を加熱する。洗浄システムはまた、電気化学的活性化液を吐出するように構成されたディスペンサを備える。いくつかの実施形態では、洗浄システムが、電解セルの上流および／または下流に１つ以上の加熱要素を備えてもよい。
【０００７】
本開示の別の側面は、第一の温度で供給液を供給するように構成された液体源と、供給液を第一の温度より高い第二の温度に加熱するように構成された加熱要素とを備える洗浄システムに関する。洗浄システムはまた、加熱された液体を吐出するように構成されたディスペンサを備える。いくつかの実施形態では、洗浄システムが電解セルを備えてもよい。
【０００８】
本開示の別の側面は、表面を洗浄する方法に関する。本方法は、第一の温度を有する供給液を液体源から電解セルに送り込む手順と、電解セル内で供給液を電気化学的に活性化および加熱して、第一の温度より高い高温で電気化学的活性化液を供給する手順と、電気化学的活性化液を表面に吐出する手順とを含む。
【０００９】
本開示の別の側面は、表面を洗浄する方法であって、供給液を液体源から電解セルに送り込む手順と、電解セルを通る電流を誘起して、電解セル内で供給液を電気化学的に活性化および加熱し、電気化学的活性化液を供給する手順とを含む方法に関する。本方法はまた、電気化学的活性化液の少なくとも一部を、流体ラインを介して方向付ける手順と、流体ライン内の電気化学的活性化液の温度を監視する手順と、監視された温度に応じて上記の送り込みおよび電流の誘起のうち少なくとも１つを制御する手順と、電気化学的活性化液の少なくとも一部を表面に吐出する手順とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】供給液を電気化学的に活性化および加熱するための電解セルを備える本開示の洗浄システムの概略図である。
【図２】混合排出流を有する電解セルを備える本開示の第一の別の洗浄システムの概略図である。
【図３】セル隔壁のない電解セルを備える本開示の第二の別の洗浄システムの概略図である。
【図４】電解セルと当該電解セルの下流に位置する加熱要素とを備える本開示の第三の別の洗浄システムの概略図である。
【図５】電解セルと当該電解セルの上流に位置する加熱要素とを備える本開示の第四の別の洗浄システムの概略図である。
【図６】供給液を加熱するための加熱要素を備える本開示の第五の別の洗浄システムの概略図である。
【図７Ａ】本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従う移動式硬質床面洗浄機の側面図である。
【図７Ｂ】蓋部が閉まった状態にある図７Ａに示す移動式硬質床面洗浄機の斜視図である。
【図７Ｃ】蓋部が開いた状態にある図７Ａに示す移動式硬質床面洗浄機の斜視図である。
【図８】図７Ａ−７Ｃに示す洗浄機の液体流通流路を、本開示の実施形態に従ってより詳細に説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［詳細な説明］
本開示は、表面を洗浄するための熱的に強化された処理液を生成するシステムおよび方法に関する。以下で述べるように、本システムは、供給液（例えば、水）を電気化学的に活性化して、アルカリ性または塩基性の陰極液、酸性の陽極液、またはアルカリ種と酸性種の混合した組合せを生成する電解セルを組み込んでもよい。一実施形態において、電解セルは、電気分解中に供給液を加熱して、供給液の洗浄特性を向上させるように構成されており、電解セルは、出力される電気化学的活性化液に対し所望の温度および電気化学的特性を維持するように制御されてもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、システムが、供給液を加熱するための１つ以上の加熱要素を備えてもよい。例えば、出力される電気化学的活性化液について所望の温度を実現するために、加熱要素が電解セルと協働して供給液を加熱してもよい。
【００１３】
図１は、表面を洗浄するための熱的に強化された処理液を生成する、本開示の適切な洗浄システムの一例である洗浄システム１０ａの簡略化された概略図である。図示されるように、システム１０ａは、液体源１２、制御電子装置１４、ポンプ１６、電解セル１８、およびディスペンサ２０を備える。
【００１４】
液体源１２は、処理され、その後洗浄システム１０ａにより吐出される対象の供給液を収容する、および／または受けるための貯蔵器または流体ラインカップリングである。いくつかの実施形態では、供給液が、望ましくは供給液中に溶解するか、もしくは浮遊する電解質組成物（例えば、塩類）などの１つ以上の添加剤を含んでもよい。他の実施形態において、供給液は水道水を主成分としてもよい。本開示の洗浄システムが種々の異なる供給液とともに使用され得るという理解の下に、本開示の洗浄システム（例えば、洗浄システム１０ａ）の以下における考察は、供給液としての水（例えば、水道水）に関して行われる。
【００１５】
制御電子装置１４は、ポンプ１６、電解セル１８、ディスペンサ２０、および、任意には洗浄システム１０ａの他の適切な構成部品（例えば、電動モータ）に対して、動力を供給し、その動作を制御するための電子デバイスを含む、プリント回路板を備える。例えば、制御電子装置１４は、動作時に、それぞれ電気配線２４、２６、２８を通じて、電源２２からの電力をポンプ１６、電解セル１８、およびディスペンサ２０に印加してもよい。
【００１６】
一実施形態において、制御電子装置１４は、ポンプ１６、電解セル１８、およびディスペンサ２０に同時に電力を印加する。この実施形態は、洗浄システム１０ａの使用者がレバーまたは他のコントロール機構（図示なし）を動かす場合などの、ポンプ１６、電解セル１８、およびディスペンサ２０に対するオンデマンド方式の作動を提供するのに役立つ。あるいは、制御電子装置１４は、ポンプ１６、電解セル１８、および／またはディスペンサ２０に、別々に電力を印加してもよい。いくつかの実施形態では、ディスペンサ２０は、例えば、制御電子装置１４によって直接的に作動されることのない受動ディスペンサであってもよい。
【００１７】
ポンプ１６は、制御電子装置１４により作動されて、流体ライン３０を介して、液体源１２から所定流量で供給水を引き込む液体ポンプである。所定流量は、一定のポンピングレートに基づいてもよく、電気配線２４上の制御電子装置１２により調整可能であってもよく、それによって、供給水の流量を調整可能である。
【００１８】
図示された実施形態において、液体源１２から電解セル１８へ水を引き出すため、ポンプ１６は液体源１２の下流であって、電解セル１８の上流に位置する。別の実施形態において、ポンプ１６は、液体源１２とディスペンサ２０との間のいかなる適切な位置に配置されてもよい。
【００１９】
電解セル１８は、電解セル１８に入る前（または後）に注入ライン３４および３６に分かれる流体ライン３２を通じて、ポンプ１６から送り込まれた供給水を受け取る。具体的に、供給水の第一の部分は、注入ライン３４を経由して流れてもよく、電解セル１８の陽極室３８内に導かれる。これに対応して、注入ライン３６内の供給水の第二の部分は、電解セル１８の陽極室４０に導かれる。単一のセルとして例示されているが、洗浄システム１０ａは、代わりに直列および／または並列に配置された複数の電解セル１８を備えてもよい。
【００２０】
電解セル１８はまた、隔壁４２、アノード電極４４、およびカソード電極４６を備え、隔壁４２は、陽極室３８と陰極室４０とを隔てる膜またはその他の隔膜を備える。アノード電極４４は、陽極室３８内に位置する１つ以上の電極を備える。これに対応して、カソード電極４６は、陰極室４０内に位置する１つ以上の電極を備える。
【００２１】
隔壁４２が膜である実施形態において、隔壁４２は、陽イオン交換膜（すなわちプロトン交換膜）または陰イオン交換膜を含み得る。隔壁４２に適した陽イオン交換膜は、部分的および全体的にフッ素化されたアイオノマー、ポリ芳香族アイオノマー、およびそれらの組合せを含む。隔壁４２に適した市販のアイオノマーの例は、デラウェア州ウィルミントン市のイー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニーから「ＮＡＦＩＯＮ」の商標名で市販されているスルホン化テトラフルオロエチレン共重合体、日本の旭硝子株式会社から「ＦＬＥＭＩＯＮ」の商標名で市販されているパーフルオロカルボン酸アイオノマー、日本の旭化成株式会社から「ＡＣＩＰＬＥＸ」Ａｃｉｐｌｅｘの商標名で市販されているパーフルオロスルホン酸アイオノマー、および、それらの組合せを含む。
【００２２】
電極４４および４６は、チタン、および／または、プラチナ等の貴金属で被覆されたチタンなどの任意の適切な材料、またはその他の任意の適切な電極材料から製造され得る。電極および各極室は、任意の適切な形状および構造を有し得る。例えば、電極４４および４６は、平板、同軸プレート、ロッド、または、それらの組合せであってもよく、中実であってもよいし、メッシュ状（すなわち多孔質）であってもよい。
【００２３】
電極４４および４６は、制御電子装置１４および電気配線２６を介して電源２２などのパワーサプライの両端子に電気的に接続されている。動作時に、制御電子装置１４は、アノード電極４４およびカソード電極４６の間に電圧ポテンシャルを付与してもよい。制御電子装置１４は、例えば、電極４４および４６に対して、一定の直流出力電圧、パルス状もしくは他の変調がなされた直流出力電圧、および／または、パルス状もしくは他の変調がなされた交流出力電圧を供給することができる。図示された実施形態において、洗浄システム１０ａはまた、電解セル１８を通って誘起される電流の強度を検出するために、電気配線２６に沿った、および／または電解セル１８内に位置する電流センサ２７を備えてもよい。
【００２４】
印加された電圧は、電解セル１８の間に電流を誘起し、陽極室３８を通るように流れる供給水から酸性水を含む陽極液流を生成する。この反応は、陰極室４０を通るように流れる供給水から、アルカリ水を含む陰極液流も生成する。その結果生じる陽極液流は、出力ライン４８を通って陽極室３８から流出し、陰極液流は出力ライン５０を通って陰極室４０から流出する。
【００２５】
隔壁４２用の陽イオン交換膜の場合、電極４４および４６の間に電圧ポテンシャルを付与すると、もともと陽極室３８内に存在する陽イオンが、隔壁４２を越えカソード電極４６に向かって移動する一方、陽極室３８内の陰イオンがアノード電極４４に向かって移動する。しかし、陰極室４０内に存在する陰イオンは、隔壁４２を通過することができないため、陰極室４０内に閉じ込められたままとなる。
【００２６】
電気分解が続いている間、水中の陰イオンはアノード電極４４において金属原子（例えばプラチナ原子）と結合し、水中の陽イオンはカソード電極４６において金属原子（例えばプラチナ原子）と結合する。これらの結合原子は、更なる反応に加わるまで、各電極の表面上で２方向に広がる。その他の原子および多原子団が、同様に電極４４および４６の表面に結合してもよく、またその後に反応を経験してもよい。表面において生成された酸素（Ｏ２）や水素（Ｈ２）などの分子は、液体の液相における小さい空洞（すなわち泡）内に気体として入ってもよく、および／または、水の液相により溶媒和されてもよい。 
【００２７】
気液界面における表面張力は、表面分子が、電極表面の気体の分子にあるよりも液体中の分子により引き付けられることに起因して、分子間の引力が、電極４４および４６の表面から遠ざかる方向に向けられることによって、生成される。これに対し、液体の大部分の分子は、あらゆる方向に均等に引き付けられる。したがって、生じ得る相互作用エネルギーを増加させるために、表面張力は、電極表面の分子が水の大部分に入ることをもたらす。電解プロセスの結果として、電解セル１８は、少なくとも部分的に電気分解を利用して電気化学的に供給水を活性化し、電気化学的活性化水を酸性の陽極液流（陽極室３８を通る）およびアルカリ性の陰極液流（陰極室４０を通る）の形態で生成する。
【００２８】
必要に応じて、電解セル１８の構造を変更することにより、陽極液流および陰極液流を互いに対して様々な比率で生成することができる。例えば、電気化学的活性化水の主要な機能が洗浄である場合、電解セル１８は、陽極液流に比べて陰極液流をより多量に生成するように構成されてもよい。あるいは、例えば、電気化学的活性化水の主要な機能が消毒である場合、電解セル１８は、陰極液流に比べて陽極液流をより多量に生成するように構成されてもよい。それぞれにおける反応種の濃度も変化させ得る。
【００２９】
例えば、電解セル１８は、陽極液流と比較して陰極液流をより多量に生成するために、３：２の比率の（カソード電極４６の）陰極板と（アノード電極４４の）陽極板とを有し得る。各陰極板は、それぞれの隔壁（例えば、イオン交換膜または隔膜）により、それぞれの陽極板から分離されていることが望ましい。したがって、本実施形態においては、２つの陽極室３８に対して３つの陰極室４０がある。この構成により、おおよそ、４０％の陽極液に対して６０％の陰極液が生成される。個々の洗浄および／または消毒のニーズが必要とするところに応じて、その他の比率も用いることができる。本実施形態においては、制御電子装置１４が定期的に電極４４および４６の極性を逆にすることにより、全体として１：１の比率の、またはその他の比率の陰極液対陽極液を供給してもよい。
【００３０】
更に、アノード電極４４と接触している水分子は、陽極室３８内で電気化学的に酸化されて酸素（Ｏ２）および水素イオン（Ｈ＋）になり、一方、カソード電極４６と接触している水分子は、陰極室４０内で電気化学的に水素ガス（Ｈ２）および水酸化物イオン（ＯＨ−）に還元される。陽極室３８内の水素イオンは、隔壁４２を通過して、水素イオンが水素ガスに還元される陰極室４０に入ることができる一方、陽極室３８内の酸素ガスが供給水を酸素化して、陽極液流を形成する。更に、通常の水道水は一般的に塩化ナトリウムおよび／またはその他の塩化物を含んでおり、アノード電極４４が存在する塩化物を酸化して、塩素ガスを形成する。その結果、相当量の塩素が生成され、陽極液流のｐＨが徐々に酸性度を増す。
【００３１】
以上のように、カソード電極４６と接触する水分子は、電気化学的に水素ガスおよび水酸化物イオン（ＯＨ−）に還元され、電圧ポテンシャルが付与されると、陽極室３８内の陽イオンは隔壁４２を通過して陰極室４０に入る。こうした陽イオンは、カソード電極４６において生成された水酸化物イオンとイオン的に結合することが可能であり、一方、液体中には水素ガスの泡が発生する。相当量の水酸化物イオンが徐々に陰極室４０内に蓄積し、陽イオンと反応して塩基性水酸化物を形成する。更に、隔壁４２（すなわち、陽イオン交換膜）が負電荷を帯びた水酸化物イオンを通過させないため、前記の水酸化物は陰極室４０内に閉じ込められたままとなる。したがって、相当量の水酸化物が陰極室４０内に生成され、陰極液流のｐＨは徐々にアルカリ性を増す。
【００３２】
その結果、電解セル１８内での電解プロセスにより反応種の濃縮が生じ、陽極室３８および陰極室４０内に準安定イオンおよび遊離基が形成される。電気化学的活性化処理は、一般的に（アノード電極４４における）電子吸引または（カソード電極４６における）電子導入により生じ、それによって、供給水の生理化学的（構造的、エネルギー的、および触媒的も含む）な特性の変化が生じる。電界強度が高レベルに達し得る場合には、電極表面の直近で供給水が活性化されると考えられている。
【００３３】
電気化学的活性化に加えて、電解セル１８を通って誘起される電流はまた、電解セル１８の陽極室３８および陰極室４０を通るように流れる液流を加熱する。この加熱は、結果として生じる液流の温度を、供給水の初期入口温度から高温に上昇させ、結果として生じる液流の洗浄特性を更に向上させる。
【００３４】
特に、液流は、電流が電解セル１８の間に誘起される際に、水（またはその他の液体）の電気抵抗によって主に加熱される（すなわち、ジュール熱）。ジュール効果に従えば、式１により示されるように、発生した熱は、水の電気抵抗かける誘起電流の二乗に比例する。
【００３５】
【数１】
2015509763.tif 000003
【００３６】
式中、「Ｑ」は生成されるエネルギーであり、「Ｉ」は電解セル１８の間に誘起される電流であり、「Ｒ」は、電解セル１８を通って流れる水（またはその他の液体）の電気抵抗である。
【００３７】
発生した熱は、式２により示されるように、液流の流量、水の比熱容量、および水の初期温度に基づいた方法で、それに応じて水を加熱する。
【００３８】
【数２】
2015509763.tif 000004
【００３９】
式中、Ｍは電解セル１８を通る液流の流量に比例し、「Ｃ」は供給水（またはその他の液体）の比熱容量であり、「Ｔｏｕｔ」は、結果として生じる出口ライン４８および５０を通る排出液流の上昇後温度であり、「Ｔｉｎｉｔｉａｌ」は電解セル１８に入る供給水の初期温度である。式１および２を組み合わせることは、電解セル１８を通って流れる液流の加熱に関する関係をもたらすが、それは式３により示される。
【００４０】
【数３】
2015509763.tif 000005
【００４１】
このように、電解セル１８からの排出液流の上昇後温度は、電解セル１８を通じて誘起される電流に比例し、電解セル１８を通る液流の流量に反比例する。
図示された実施形態において、出口ライン４８および５０はそれぞれ温度センサ５２および５４に接続され、温度センサは電気配線５６および５８を経て制御電子装置１４に接続されている。この配置により、制御電子装置１４は、出口ライン４８および５０を通って流れる液流の温度を監視することができる。一実施形態において、制御電子装置１４は、１つ以上のプロセス制御ループを利用し、ポンプ１６の流量および／または電解セル１８を通る誘起電流を調整して、所定の最低温度を超える、または所定の温度範囲内にある所定温度で、出口ライン４８および５０を通って流れる液流の温度を維持する。
【００４２】
例えば、温度センサ５２および５４が、所定の最低温度を下回る温度を検出した場合、制御電子装置１４は、ポンプ１６を減速して電解セル１８への供給水の流量を減少させてもよい。これは、電解セル１８を通る供給水流の滞留時間を相応に増加させ、それにより、供給水流の特定の体積についての誘起電流に対する曝露時間を増加させる。上記式３に示されているように、これによって、出口ライン４８および５０を通って流れる排出液流の温度が上昇する。
【００４３】
あるいは、またはそれに加えて、電解セル１８に対する印加電圧が増加されてもよく、それに応じて誘起される電流を増加させてもよい。上記式３にも示されるように、これにより出口ライン４８および５０を通って流れる排出液流の温度は上昇する。しかし、液流の流量を減少させることと比べると、誘起される電流の二次関係は、印加電圧の小さな増加で、結果として生じる排出液流の温度を相当に上昇させることを可能にする。更に、この二次関係は、小さい電流および低い流量を用いることを可能にし、これは移動式床洗浄機および携帯式ユニットに特に適している。
【００４４】
更に、流量でなく印加電圧を変化させることにより、洗浄システム１０を通る水の流量を実質的に一定にすることが可能となる。これは、ディスペンサ２０からの熱的に強化された処理水の安定した吐出量を維持するのに役立つ。
【００４５】
出口ライン４８および５０（およびディスペンサ２０）を通って流れる各液流の上昇した温度の例は、少なくとも約７５°Ｆの温度を含み、特に適切な温度は約８５°Ｆから約１３０°Ｆの範囲であり、更に特に適切な温度は約９５°Ｆから約１１０°Ｆの範囲である。排出液流の上昇した温度が洗浄システム１０ａの洗浄能力を増加させることが、分かっている。
【００４６】
出口ライン４８および５０を通って流れる液流の上昇した温度は、電解セル１８に入る供給水の入口温度に対する温度上昇または温度変化（すなわち、Ｔｏｕｔ−Ｔｉｎｉｔｉａｌ）に基づいて言及されてもよい。適切な温度上昇の例は、約５°Ｆ以上の上昇を含み、特に適切な温度上昇範囲は約１５°Ｆから約６０°Ｆであり、更に特に適切な温度上昇範囲は、約２５°Ｆから約４０°Ｆである。
【００４７】
電解セル１８に入る供給水の適切な流量の例は、約０．１ガロン／分から約１．０ガロン／分の範囲であり、特に適切な流量は約０．１ガロン／分から約０．５ガロン／分であり、更に特に適切な流量は約０．１ガロン／分から約０．３ガロン／分である。
【００４８】
電解セル１８の間に印加される適切な電圧の例は、約５ボルトから約４０ボルトであり、適切な誘起電流は、約１．０アンペア以下の電流を含む。前述の通り、制御電子装置１４は一定の直流出力電圧、パルス状もしくは他の変調がなされた直流出力電圧、またはパルス状もしくは他の変調がなされた交流出力電圧を、電解セル１８の電極４４および４６に供給することが可能である。一実施形態において、制御電子装置１４は、供給された電圧を比較的安定した状態で電極４４および４６に印加してもよい。本実施形態において、制御電子装置１４および／または電源２２は、電圧および電流出力を制御するために、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を用いる、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。
【００４９】
例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば約５００ワットまでの電力を有する１５ボルトなど、電圧約５ボルトから約４０ボルトの範囲における、電極４４および４６に対する所望の電圧を生成するために、約１５キロヘルツのパルスを用いてもよい。いくつかの実施形態において、適切な電力レベルは、約１２０ワットから約３００ワットの範囲である。他の実施形態においては、適切な電力レベルは、約１２０ワットから約１５０ワットの範囲である。デューティサイクルは、所望の電圧および電流出力によって決まる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティサイクルは、９０％になり得る。制御電子装置１４および／または電源２２はまた、必要であれば、電解セル１８への印加電圧を、一極性での相対的な定常状態電圧と反対極性での相対的な定常状態電圧との間で、等しい時間毎に（例えば、それぞれ５秒ずつ）、または、異なる時間毎に、交互に切り替えることで、陽極液または陰極液に向けて偏りを形成するように構成されてもよい。
【００５０】
出口ライン４８および５０は、高温で酸性の陽極液流および塩基性の陰極液流の一方または両方を吐出するためのディスペンサ２０に繋がっている。例えば、出口ライン４８および５０の一方または両方が、出口ライン４８または出口ライン５０のいずれかからの液流を、回収ライン６０を経て回収タンク６２（破線で示されている）へと任意選択的に方向付けるためのバルブ（図示なし）を備えてもよい。これにより、所望する洗浄および／または消毒の目的に基づいて、熱的に強化された陽極液流または熱的に強化された陰極液流のいずれかまたは両方を、ディスペンサ２０が選択的に吐出することが可能になる。
【００５１】
ディスペンサ２０は、例えばスプレーディスペンサ等の、任意の適切なディスペンサ要素であってよい。ディスペンサ２０はまた、洗浄作業を補助する１つ以上のスクラビング要素（図示なし）を備えてもよい。例えば、ディスペンサ２０は、例えば毛ブラシなど１つ以上のブラシ、パッド型スクラバ、マイクロファイバ、またはその他の硬質の（または軟質の）床面スクラビング要素（図示なし）を備えてもよい。上記のように、動作中、洗浄システム１０ａは、熱的に強化された陽極液流および熱的に強化された陰極液流を、オンデマンド方式で生成することができ、各液流または両方の液流を、洗浄のためにディスペンサ２０から吐出することができる。一実施形態において、洗浄システム１０ａは、熱的に強化された陽極液流および陰極液流のほぼ全てを、陽極液流または陰極液流のいずれも中間貯蔵なしに、および、陽極液流または陰極液流のいずれについての電解セル１８への帰還もなしに、吐出する。
【００５２】
理解されるように、前述の適切な流量、電圧、および電流の範囲は、供給水を、その初期温度（例えば約７０°Ｆ）から高温まで、速やかに加熱し得る。このことは、ポンプ１６および電解セル１８のオンデマンド起動と組み合わせられると、表面を洗浄するために、高温で速やかに電気化学的活性化水をディスペンサ２０に供給するのに役立つ。
【００５３】
この組合せは、移動式洗浄システムでの使用に特に適している。従来の移動式洗浄システムは、一般的に、使用するかなり前に水道水などの液体で予め充填される。例えば、洗浄作業の後、使用者は、翌日に使用する水道水を移動式洗浄システムに充填するかもしれない。一晩中、水を高温に保つには、長期間にわたって費用のかかる相当量の電力を必要とする。あるいは、こうしたシステムに充填済みの水は、使用の直前に加熱されてもよい。しかし、これは、所与の移動式洗浄システムが使用できるまでに遅延時間を生じさせる。
【００５４】
それに対して、洗浄システム１０ａは、一晩中置いておくことが可能などのような適切な液体（例えば、水道水）で予め充填されてもよく、電解セル１８内において、その液体をオンデマンド方式で加熱することが可能である。これにより、急速に液流を加熱する一方、電気化学的に液流を活性化して、熱的に強化された陽極液流および熱的に強化された陰極液流を生成し、表面を洗浄するために、各液流または両方の液流をディスペンサ２０から吐出することができる。
【００５５】
図２−５は、熱的に強化された電気化学的活性化液を生成する（図１に示される）洗浄システム１０ａの代替洗浄システムであるシステム１０ｂ−１０ｅを示す。図２に示すように、システム１０ｂはシステム１０ａと類似しており、出口ライン４８および５０が一体化した出口ライン６４に合流している。
【００５６】
Ｆｉｅｌｄ氏その他による米国特許出願公報Ｎｏ．２００７／０１８６３６８に記載されているように、少なくとも一時的に有益な洗浄および／または消毒特性を保持しながら、陽極液流および陰極液流を、洗浄装置の流通システム内で、および／または、洗浄中の面または物の上で混合し得ることは、分かっている。陽極液流および陰極液流が混合されても、両液流は初めのうち平衡状態にないため、強化された洗浄および消毒特性を一時的に保持する。図２に示す実施形態においては、各液流が電解セル１８内で高温まで加熱されることで、一体化された出口ライン６４における一体となった液流は、ディスペンサ２０を介した吐出に対して高温を保持する。
【００５７】
図３は、洗浄システム１０ａおよび１０ｂと類似した洗浄システム１０ｃを示す。しかしながら、本実施形態では、電解セル１８が、アノード電極４４およびカソード電極４６に対して単一の反応室６８を有する電解セル６６に置き換わっている（すなわち、隔壁４２がない）。このように、供給ライン３２および出口ライン７０は、直接的に反応室６８に繋がっている。
【００５８】
動作時には、水（または、その他の液体）が反応室６８に導入され、電極４４および４６の間には、電圧ポテンシャルが付与される。これにより、アノード電極４４に接しているかその近くに存在する水分子が、電気化学的に酸素（Ｏ２）および水素イオン（Ｈ＋）に酸化され、カソード電極４６に接しているかその近くに存在する水分子が電気化学的に水素ガス（Ｈ２）および水酸化物イオン（ＯＨ−）に還元される。他の反応も起こる可能性があり、具体的な反応は水の成分に依る。両電極４４および４６からの反応生成物は、反応生成物を互いに分離する物理的な隔壁がないために、混じり合って（例えば）酸素化された液体を構成することができる。
【００５９】
電極４４および４６間の隔壁を省くことにより、分離した液流の加熱とは対照的に、流水を均等に加熱することができる。そのため、電解セル６６を通って流れる水の加熱速度を増大させることができる。
【００６０】
図４は、やはり洗浄システム１０ａ−１０ｃに類似した洗浄システム１０ｄを示す。本実施形態においては、洗浄システム１０ｄが、出口ライン７０の下流に位置し、電気配線７３を通じて制御電子装置１４により制御される別体の追加的な加熱要素７２を備える。加熱要素７２は、電解セル６６からの電気化学的活性化水を更に加熱するための、どのような適切な熱交換要素であってもよい。例えば、加熱要素７２は、出口ライン７０の壁内に保持され、電気化学的活性化水を所望の高温まで導電加熱する金属コイルであってもよい。
【００６１】
洗浄システム１０ｄはまた、加熱要素７２とディスペンサ２０との間の出口ライン７４、および温度センサ７６を備えており、温度センサ７６によって、制御電子装置１４は、出口ライン７４を通って流れる電気化学的活性化水の温度を（電気接続７８を介して）監視することができる。加熱要素７２の使用は、制御電子装置１４による供給水の加熱プロファイルを通じたより優れた制御をもたらす。
【００６２】
図５は、やはり洗浄システム１０ｄに類似した洗浄システム１０ｅを示しており、洗浄システム１０ｅにおいては、加熱要素７２および温度センサ７６が電解セル６６の上流（例えば、ポンプ１６と電解セル６６との間）に位置する。本実施形態において、加熱要素７２は、電解セル６６内での電解反応に先立って、供給水を所望の温度まで加熱するために用いられてもよい。電解セル（例えば、電解セル６６）内での電気分解に先立って供給水を予熱すると、供給水を電気化学的に活性化するために要する電流が減少する。例えば、加熱要素７２が供給水を高温（例えば、１００°Ｃ）に加熱すると、電解セル６６は、同じ印加電圧（例えば、約５ボルトから約４０ボルト）に対して、約０．５アンペア以下、更には０．３アンペア以下といった、より低い誘起電流で動作することができる。これにより、電解セル６６のスケーリング問題を軽減し得る。
【００６３】
図６は、洗浄システム１０ｄの代替例である洗浄システム１０ｆを示しており、洗浄システム１０ｆにおいては、電解セル６６が省かれている。本実施形態においては、加熱要素７２を用いて、供給水が初期温度から所望の高温まで加熱される。
【００６４】
本開示の洗浄システム（例えば、洗浄システム１０ａ−１０ｆ）は、例えば工業環境、商業環境、および居住環境等の、様々な洗浄環境での使用に適している。このことは、供給液を電気化学的に活性化する洗浄システム１０ａ−１０ｅについて特に当てはまる。
【００６５】
一実施形態において、本開示は、低温（例えば、０°Ｃ未満）を必要とする食品加工室などの低温室洗浄環境において、洗浄システム（例えば、洗浄システム１０ａ−１０ｆ）を使用する方法に関する。低温室内で動作する従来の洗浄システムは、通常、低温室内で洗浄液が凍結するのを防ぐため、洗浄液中に添加剤（例えば、グリコール）を必要とする。しかし、本開示の洗浄システムは、吐出に先立って供給水を加熱する。これにより、適切に除去されなければ残留物が残り得る、そのような添加剤の必要性が低下するか、またはなくなる。したがって、本実施形態において、供給液は、グリコール系成分を好ましくは含まないか、またはほぼ含まない。
【００６６】
前記方法は、室温（例えば、２５°Ｃ）で、液体源から電解セルに供給液を送り込むステップと、電解セル内で供給液を電気化学的に活性化し、かつ加熱して（また、任意選択的に、追加的加熱要素を用いて加熱して）、電気化学的活性化液を高温で供給するステップと、低温室環境において表面に電気化学的活性化液を吐出するステップと、を含む。
【００６７】
図７Ａ−７Ｃは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従う移動式硬質床面洗浄機１００を示し、洗浄システム１０ａ−１０ｆ（図１−６に示される）のうち１つ以上の洗浄システムの構成要素を含み得る。洗浄機１００用の適切な構成要素についての更なる考察は、Ｆｉｅｌｄ氏その他による米国特許出願公報Ｎｏ．２００７／０１８６３６８に開示されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【００６８】
一例において、洗浄機１００は、例えば、ミネソタ州ミネアポリス市のテナント社による「ＥＣ−Ｈ２０」技術に基づく装置を備えた、テナントＴ５スクラバードライヤとほぼ同様であり、洗浄システム１０ａ−１０ｆ（図１−６に示される）のうちの１つ以上について上記で述べられた構成要素および／または動作の特徴を備えるように、改良されている。
【００６９】
この例において、洗浄機１００は、コンクリート、タイル、ビニール、テラコッタ等の硬質床面を洗浄するために用いられる、後方歩行型洗浄機である。代わりに、例えば、洗浄機１００は、本明細書中に記載された洗浄（スクラビング）動作を行うための、乗車型、装着自在型、または後方けん引型洗浄機として構成されてもよい。更なる例において、洗浄機１００は、カーペットなどの軟質床面を洗浄するように構成されてもよく、また更なる実施形態においては、硬質および軟質の両方の床面を洗浄するように構成されてもよい。洗浄機１００は、バッテリ等の搭載型電源を介するか、または電気コードを介して電力を供給される電動モータを備えてもよい。あるいは、例えば、内燃機関システムを単独で、または電動モータと組み合わせて用いることも可能であろう。 
【００７０】
洗浄機１００は、通常、基部１０２と蓋部１０４とを備え、基部１０２の内部へのアクセスを提供するために蓋部１０４が上方に回動し得るよう、蓋部１０４は、ヒンジ（図示なし）により基部１０２の一側面に沿って取り付けられる。基部１０２は、洗浄／消毒作業中に処理されて床面に塗布される供給液、すなわち、一次洗浄および／または消毒液成分（一般水道水など）を収容するためのタンク１０６を備える。あるいは、例えば、タンク１０６への収容に先立って、その液を洗浄機１００の内部または外部で処理してもよい。タンク１０６は、基部１０２の内部で任意の適切な形状を有してよく、また、基部１０２によって保持される他の構成要素を少なくとも部分的に取り囲む区画を有してもよい。
【００７１】
基部１０２は、１つ以上のスクラビング部材１１２を備える電動スクラブヘッド部１１０と、シュラウド１１４と、スクラビング部材駆動装置１１６と、を有する。スクラビング部材１１２は、毛ブラシなどの１つ以上のブラシ、パッド型スクラバ、マイクロファイバ、またはその他の硬質の（または軟質の）床面スクラビング要素を備えてもよい。駆動装置１１６は、スクラビング部材１１２を回転させるための、１つ以上の電動モータを備える。スクラビング部材１１２は、図７Ａ−７Ｃに示すように、床面に対してほぼ垂直な回転軸の周囲を回転する円盤型のスクラブブラシを備えてもよい。
【００７２】
あるいは、例えば、スクラビング部材１１２は、硬質床面に対してほぼ水平な回転軸の周囲を回転する１つ以上の筒型のスクラブブラシを備えてもよい。駆動装置１１６はまた、スクラビング部材１１２を振動させてもよい。スクラブヘッド部１１０は、スクラブヘッド部１１０がより低い洗浄位置とより高い走行位置との間で移動可能なように、洗浄機１００に装着されてもよい。あるいは、例えば、洗浄機１００は、スクラブヘッド部１１０やスクラブブラシを備えていなくてもよい。
【００７３】
基部１０２は、車輪１１８およびキャスタ１１９上に供給源タンク１０６を支持する機械フレーム１１７を更に備える。車輪１１８は、モータおよび１２０に示されるトランスアクスルアセンブリによって駆動される。フレームの後部は、液体回収装置１２２が装着されたリンク機構１２１を支持する。図７Ａ−７Ｃの実施形態において、液体回収装置１２２は、ホース１２６を介して回収タンク１０８内の吸入チャンバと真空連通しているバキュームスキージ１２４を備える。供給源タンク１０６の底部は、供給源タンク１０６を空にするためのドレインホース１３２と連結されるドレイン１３０を備える。同様に、回収タンク１０８の底部は、回収タンク１０８を空にするためのドレインホース１３４と連結されるドレイン１３３を備える。あるいは、例えば、供給源タンクおよび回収タンクの一方または両方と、関連するシステムとが、別個の装置によって収納または支持されてもよい。
【００７４】
更なる例示的な実施形態において、液体回収装置は、廃液を床面から持ち上げて、その廃液を回収タンクまたは回収容器へと運ぶ、非バキューム型の機械的装置を備えてもよい。非バキューム型の機械的装置は、例えば、床面と接触して回転することにより廃液を抱え込んで床面から持ち上げる、可撓性材料要素などの複数の拭取り媒体を含み得る。
【００７５】
更なる実施形態においては、洗浄機１００がスクラブヘッド部を備えておらず、スクラビング動作なしで、液体が洗浄または消毒のため床１２５に吐出される。続いて、液体回収装置１２２が、吐出された液体の少なくとも一部を床から回収する。別の実施形態においては、洗浄機１００が、床面の汚れを落とすために使用し得るワンド噴霧器および抽出器またはその他の付属品（図示なし）を備える。
【００７６】
洗浄機１００は、バッテリ１４２が組み込まれたバッテリコンパートメント１４０を更に備えてもよい。バッテリ１４２は、駆動モータ１１６、バキュームファンまたはポンプ１４４、および、洗浄機１００のその他の電気部品に、電力を供給する。バキュームファン１４４は、蓋部１０４内に取り付けられる。洗浄機１００の本体の後部に取り付けられた制御ユニット１４６は、洗浄機１００用のステアリングコントロールハンドル１４８および操作制御装置および計器類を備える。
【００７７】
液体タンク１０６は、一般水道水などの洗浄および／または消毒目的で処理される供給液が充填された、液体源（例えば、液体源２０）である。一実施形態において、供給液は、界面活性剤、洗剤、またはその他の洗浄用薬液を含まないか、ほぼ含まない。洗浄機１００は、ポンプ１６４（ポンプ１４に対応）および電解セル１６２（電解セル１８および６６に対応）を備えた出力液流路１６０を更に備える。
【００７８】
液体タンク１０６、電解セル１６２、およびポンプ１６４は、洗浄機１００のどの場所にも配置することができる。一実施形態において、電解セル１６２は、基部１０２内に支持されたハウジング１５０の内部に取り付けられる。ポンプ１６４は、供給源タンク１０６の下に取り付けられ、タンク１０６から流路１６０に沿って水を、電解セル１６２を経てスクラブヘッド部１１０の近傍に、そして最終的には床１２５に送り込み、回収装置１２２は、汚れた液体を回収して回収タンク１０８に戻す。
【００７９】
図７Ａの矢印は、タンク１０６から流路１６０を経て床１２５に達し、その後回収装置１２２から回収タンク１２８に至る、液体の流れの方向を示す。一実施形態において、電解セル１６２は、流路１６０の長さを減少させるために、スクラブヘッド部１１０に隣接して配置される。あるいは、熱的に強化された電気化学的活性化液が電解セル１６２からスクラブヘッド部１１０に流れる際の熱損失を低減するために、流路１６０は断熱されてもよい。更に別の実施形態において、流路１６０は、加熱要素７２（図４−６に示されている）に対応する１つ以上の加熱要素（図示なし）を備えてもよい。
【００８０】
本開示の一実施形態において、前述のように、制御ユニット１４６は、「オンデマンド」方式でポンプ１６４および電解セル１６２を作動するように構成されている。洗浄機１００が休止し、洗浄中の床に対して移動していないとき、ポンプ１６４は、「オフ」状態にあり、電解セル１６２には通電されていない。矢印１６５により示されるように、洗浄機１００が床に対して前方に走行すると、制御ユニット１４６は、ポンプ１６４を「オン」状態に切り替え、電解セル１６２に通電する。「オン」状態において、ポンプ１６４は、タンク１０６から流路１６０を経てスクラブヘッド部１１０近傍まで、水を送り込む。これにより、前述のように、電解セル１６２は、「オンデマンド」で、熱的に強化された電気化学的活性化水を生成して供給する。例えば、洗浄機１００は、熱的に強化された陽極液流および陰極液流を、その陽極液流または陰極液流のいずれも中間貯蔵なしに、更には、その陽極液流または陰極液流のいずれも電解セル１６２に戻すことなく、ほぼ全て吐出してもよい。
【００８１】
以下において更に詳細に説明するように、流路１６０は、電解セル１６２の出口で生成される、加熱および混合された陰極液および陽極液の電気化学的活性化水のための単一の一体化した出力流路を備えてもよく、または、流路１６０に沿ったどこかで、もしくはディスペンサにおいて一体化し得る、または流路１６０の全長に沿って分離したままである、別々の流路を備えてもよい。分離した液流は、スクラブヘッド部１１０付近に共通の液体ディスペンサを有してもよく、別々の液体ディスペンサに送られてもよい。ポンプ１６４は、単一ポンプ、または、複数流路用の複数ポンプを表し得る。
【００８２】
洗浄機１００が陽極液または陰極液の電気化学的活性化水出力のうちの一方または両方を選択的に吐出するように構成された実施形態において、洗浄機１００は、未使用の陰極水または陽極水をハウジング１５０から回収タンク１０８または別個の廃水タンクに送るために、電解セル１６２からの１つ以上の廃水流路を備えてもよい。洗浄機１００による後の使用のために、未使用の陰極液または陽極液をバッファまたは貯蔵器（図７Ａ−７Ｃには示されていない）に送るための流路が設けられてもよい。例えば、洗浄機１００が洗浄のみモードで動作する場合、電解セル１６２により生成される陽極水は、不要となり得て、例えば消毒作業モードなどでの後の使用のために、回収タンク１０８、またはバッファもしくは別体の貯蔵タンクに送られ得る。
【００８３】
洗浄機１００が消毒のみモードで動作する場合、電解セル１６２により生成される陰極水は、不要となり得て、例えば洗浄作業モードなどでの後の使用のために、回収タンク１０８、またはバッファもしくは別体の貯蔵タンクに送られ得る。洗浄および消毒作業モードでは、陰極水および陽極水の両方が、同時にまたは順を追って床に塗布されるように、流路１６０に沿って送られる。床面を洗浄するために陰極水が床面に塗布され、その後、消毒目的で陽極水が同じ床面に塗布される前に、陰極水が除去されてもよい。陰極水および陽極水はまた、逆の順序で塗布されてもよい。あるいは、例えば、洗浄機１００は、陰極水を短時間断続的に塗布した後に陽極水を塗布するように、またはその逆で塗布するように構成されてもよい。陰極水および／または陽極水が塗布されるのか、いつ、どのような濃度で、どのような流量で塗布されるのかを制御する様々な作業モードは、制御ユニット１４６を介してオペレータによりコントロール可能である。
【００８４】
更なる実施形態において、洗浄機１００は、陽極水を吐出および回収するためのものと、陰極水を吐出および回収するためのものの、２つの別個の洗浄ヘッド部を備えるように変更されてもよい。例えば、各ヘッド部は独自の液体ディスペンサ、スクラブヘッド、およびスキージを備えるであろう。洗浄機の走行経路に沿って、一方が他方の後に続いてもよい。例えば、先行ヘッド部が洗浄に用いられ、後続ヘッド部が消毒に用いられてもよい。
【００８５】
前述のように、熱的に強化された陽極水と熱的に強化された陰極水とを含む２つの液流が、一体化された出力液流または別個の出力液流によって洗浄中の表面に同時に塗布される場合、２つの液は、表面上で混合または合成されるとしても、表面上での標準的な滞留時間の間において、個々の強化された洗浄および消毒特性を保持することが分かっている。例えば、洗浄機１００が標準的な速度で洗浄中の表面を横断して進むとき、表面への散布とバキュームスキージ１２４によるその後の回収との間の表面上での滞留時間は、例えば約３秒など比較的短い。
【００８６】
一例において、陰極水および陽極水は、その２つの液体が互いに混合されたとしても、それらの異なる電気化学的に活性化された特性を、例えば少なくとも３０秒は維持する。この時間において、２種類の液体の異なる電気化学的に活性化された特性は、液体が表面から回収された後まで中和しない。これにより、一般的な洗浄作業中に各液体の有利な特性を利用することが可能になる。回収後、ナノバブルが減少し始め、アルカリ性および酸性の液体が中和し始める。中和すると、回収された混合液体のｐＨなどを含む電気化学的特性は、一般水道水の特性に戻る。
【００８７】
電解セル１６２は、バッテリ１４２によって動作可能である、または、１つ以上の別個のパワーサプライであって、バッテリ１４２により動作される、もしくは、バッテリ１４２から独立した、所望の波形で所望の電圧および電流レベルを電極に提供するように構成された１つ以上の別個のパワーサプライによって動作可能である。
【００８８】
洗浄機１００の液体流通経路は、必要に応じ、洗浄中の表面上に残る残留物を減少させるために、供給水または生成されたＥＡ水（電気化学的活性化水）から選択された成分または化学物質を除去するための１つ以上のフィルタを備えてもよい。経路はまた、液体中のウィルスやバクテリアを減少させるために液体を紫外線処理する紫外線（ＵＶ）放射器を備えてもよい。
【００８９】
図８は、洗浄機１００の液体流通流路１６０を、本開示の実施形態に従ってより詳細に説明するブロック図である。簡略化のため、回収タンク１０８への廃水流路および洗浄機１００の他の構成要素は、図８に示されていない。流路１６０における要素は、他の実施形態において、互いに対して上流または下流に配置換えされてもよい。また、流路１６０に沿った具体的な要素は、具体的な用途や実装されるプラットフォームに応じて、実施形態毎に異なっていてもよい。更に、例えば回収タンク１０８など、ブロック図中の１つ以上の要素が省かれてもよい。
【００９０】
タンク１０６内の液体または供給水は、管路部１７０および１７１、およびポンプ１６４を介して電解セル１６２の入口に接続されている。ポンプ１６４は、ダイアフラムポンプなど、どのような適切なタイプのポンプも含み得る。
【００９１】
前述のように、例えば電解質（例えば、塩化ナトリウム）またはその他の化合物などの添加剤または増強化合物は、所望の濃度で、電解セル１６２の上流の流路に沿った所望の位置で供給水に加えられ得る。例えば、添加剤はタンク１０６内の水に加えられ得る。更なる例においては、添加剤を供給水に入れるため、例えばポンプ１６４の下流（または上流）などの流路に沿って、添加剤貫流装置１７３が連結されてもよい。しかし、多くの洗浄用途および一般水道水など多くの種類の液体について、こうした添加剤は不要である。用途によっては、必要に応じて、電解セル１６２の陽極液出力および陰極液出力の各ｐＨ値を中性のｐＨ値から更に高くするために、添加剤を用いてもよい。
【００９２】
追加的な洗剤が望ましい用途において、洗浄機１００は洗浄剤の供給源１８０を更に備えるように変更されてもよく、その洗浄剤は、管路部１８１および１８２、およびポンプ１８３（全て破線で示されている）を経て電解セル１６２の入口に供給される。あるいは、例えば、ポンプ１８３は、例えば、電解セル１６２の下流にある流路１６０のうちの１つ以上、またはポンプ１６４の上流にある流路に、洗浄剤を供給してもよい。混合部材１８４は、供給された洗浄剤を液体源１０６からの供給水と混合する。
【００９３】
洗浄剤の流れは、供給源１８０内の洗浄剤の量とは実質上無関係に生成される。液体混合部材１８４がポンプ１６４の上流にある場合、洗浄剤および主要洗浄液成分のタンク１０６への逆流を防ぐために、管路部１７０に沿ってチェックバルブ（図示なし）を設置してもよい。ポンプ１８３は、例えばソレノイドポンプなど、どのような適切なポンプをも含み得る。
【００９４】
制御装置１８６（破線で示されている）は、制御信号１８７ラインを介してポンプ１８３の動作を制御する。一実施形態に従って、信号ライン１８７がグランドに対する電力（図示なし）を供給するパルス信号を送り、ポンプが管路１８２を介して洗浄剤を送り出す時間を制御してもよい。例えば、制御信号１８７は、０．１秒間ポンプ１８３をオンにし、２．７５秒間オフにして、高濃度洗浄剤の少量出力流を生成してもよい。その他のオン／オフ時間も用いることができる。更に、ポンプ１６４および１８３を取り除き、例えば重力などの他の仕組みによって液体および洗浄剤を供給することも可能である。図７Ａ−７Ｃに示す例においては、追加的な洗浄剤が用いられないため、洗浄機１００は、要素１８０、１８３、１８４および１８６を備えない。
【００９５】
電解セル１６２は、共通流路１６０（実線で示されている）に合流されて液体ディスペンサ１９４に供給される、陰極水出力または出口ライン１９０と、陽極水出力または出口ライン１９２と、を有する。本開示の別の実施形態において、流路１６０は、各出力ライン１９０および１９２に対する別々の流路１６０Ａおよび１６０Ｂ（破線で示されている）を備える。流路に沿って配置された１つ以上のバルブまたはその他の流動制御装置１９５を介して、個々の、または一体化した流路を通る相対流量を制御することができる。
【００９６】
電解セル１６２により生成されるが、直ちには液体ディスペンサ１９４に供給されない陰極液または陽極液を回収するために、バッファまたは貯蔵器１９６が、流路１６０、１６０Ａおよび／または１６０Ｂに沿って配置されてもよい。例えば、貯蔵器１９６はバープバルブを備えてもよく、バープバルブによっては、貯蔵器がいっぱいに満ち、一旦満ちると、使用のためそれぞれの流路に流れ込むことが可能になる。その他の種類の貯蔵器およびバルブ、または、バッフルシステムもまた用いることができる。２つの貯蔵器１９６は、交互に、同時に、またはその他の間隔で、もしくは制御信号を受けて、開く、すなわち空になるよう制御してもよい。陰極液または陽極液の一方が特定の洗浄または消毒作業のために使用されない場合、余分な未使用の液体を、バルブ１９５を経由して回収タンク１０８に供給してもよい。あるいは、例えば、後で使用するために、その液体を別の貯蔵タンクに供給してもよい。例えば、ディスペンサの出力流量が、流路における１つ以上の要素が吐出対象の液体を効率的に扱うことができる流量を超える実施形態においては、別の貯蔵タンクを用いることもできる。
【００９７】
本開示の別の実施形態に従って、特定の構成のために好ましいか必要であれば、液体の流量を制限するために、１つ以上の流量制限部材１９８が流路１６０、１６０Ａおよび／または１６０Ｂに沿って配置されてもよい。例えば、流量制限部材１９８間の圧力低下は、液体の流れを制限して、所望の体積流量を供給し得る。例えば、流量制限部材１９８は、例えば、ポンプ１６４の出口の圧力が約４０ｐｓｉである場合の０．２ＧＰＭなど、所望の出力流を供給する計量オリフィスまたはオリフィスプレートを備えてもよい。０．２ＧＰＭより多い、または少ない他の流量も用い得る。
【００９８】
洗浄剤の供給が行われる場合、洗浄剤の体積流量は、ポンプ１８３によって、例えば毎分約１０立方センチメートル以下に制限されてもよい。液体および洗浄剤の体積流量を制御する要素および方法の例は、米国特許Ｎｏ．７，０５１，３９９により詳細に記載されている。しかし、これらの要素および方法は、本開示の１つ以上の実施形態においては不要である。
【００９９】
洗浄機１００は、電解セル１６２の下流において、一体化した流路１６０に沿って、または個別の流路１６０Ａおよび１６０Ｂの一方もしくは両方に沿って、１つ以上の加熱要素１６３を更に備えてもよい。加熱要素１６３は、電解セル１６２と液体ディスペンサ１９４との間で、流路１６０、１６０Ａおよび１６０Ｂに沿ったどの位置にも配置し得る。上記で述べたように、洗浄機１００は、代わりに（または追加的に）、電解セル１６２の上流に位置する１つ以上の加熱要素（図示なし）を備えてもよい。
【０１００】
流路１６０、１６０Ａおよび／または１６０Ｂは、圧力リリーフバルブ２０２およびチェックバルブ２０４を更に備えてもよく、これらのバルブは、洗浄機１００内のどの流路に沿ったどのような適切な位置にも配置し得る。チェックバルブ２０４は、洗浄機１００が使用されていないときに、液体の漏れを制限するのに役立ち得る。洗浄機１００はまた、電解セル１６２および／または加熱要素１６３の上流および／または下流に位置する、１つ以上のスパージング装置（図示なし）を備えてもよい。洗浄機１００（および洗浄システム１０ａ−１０ｆ）内での使用に適したスパージング装置の例は、Ｆｉｅｌｄ氏その他による米国特許出願公開公報Ｎｏ．２００７／０１８６３６８において開示されたものを含む。
【０１０１】
液体ディスペンサ１９４は、洗浄機１００が使用される具体的な用途のために、どのような適切な散布要素も備え得る。例えば、一実施形態において、液体ディスペンサ１９４は、硬質床面に、または、例えばスクラブヘッド部など洗浄機１００の他の構成要素に、液体を方向付ける。スクラブヘッド部が複数のブラシを有する場合、液体ディスペンサ１９４は、必要に応じて、別々の出力液流を各ブラシまで送るために使用し得る、例えばＴ継手を備えてもよい。液体は、例えば噴霧または滴下など、どのような適切な方法でも吐出し得る。
【０１０２】
陽極液および陰極液が互いに別々に塗布される実施形態において、液体ディスペンサ１９４は、各種類の液体用に個別の出力口を有してもよい。あるいは、例えば、液体ディスペンサは、各流路からの流れが例えばバルブ、スイッチ、またはバッフルにより制御される、単一の出力口を有してもよい。更なる実施形態において、液体ディスペンサ１９４は、陽極液のみ、陰極液のみ、または陽極液と陰極液との混合液を選択的に通過させる流動制御装置を備える。流体ディスペンサおよび液体ディスペンサという用語は、例えば、単一の吐出要素を、または複数の吐出要素を、これらが互いに連結されているかどうかに関わらず含み得る。
【０１０３】
陽極水および陰極水を含む２つの液体流が、一体化した出力液流または別々の出力液流のいずれかを介して洗浄中の表面に同時に塗布される場合、その２つの液体は、表面上で混ぜ合わされても、表面上での標準的な滞留時間の間は個々の強化された洗浄および消毒特性を保持することが分かっている。例えば、洗浄機１００が、洗浄中の表面を横切って標準的な速度で進む場合、表面への散布からバキュームスキージ１２４（図７Ａに示される）による回収までの表面上での滞留時間は、例えば約２〜３秒など、比較的短い。この時間中、２種類の液体の異なる電気化学的活性化特性は、液体が表面から回収された後まで中和しない。これにより、標準的な洗浄作業中、各液体の有利な特性を利用することができる。これは、液体の熱的強化により得られる増大した洗浄力に、更に追加される。
【０１０４】
回収後、ナノバブルが減少し始め、アルカリ性および酸性の液体が中和し始める。中和すると、回収された混合液体のｐＨなどを含む電気化学的特性は、一般水道水の特性に戻る。したがって、混合水の酸化還元電位およびその他の有益な洗浄／消毒特性は、これらの特性が洗浄機の回収タンク内または次の処理において実質的に中和する前の上記滞留時間中、ほぼ保持可能である。
【０１０５】
また、混合水（または、その他の電気化学的活性化液）の酸化還元電位およびその他の電気化学的活性化特性は、回収後、回収タンク内で比較的急速に中和することが分かっている。これにより、液体が中和するまで、待つか、あるいは一時的処理タンクで回収した液体を貯蔵する必要がなく、洗浄作業が完了し次第、回収された液体をほぼ即座に処分することができる。
【０１０６】
更に別の実施形態において、本開示の洗浄システムは、例えばスプレーボトルなどの携帯（ハンドヘルド）型ユニットとして提供されてもよい。これらの実施形態において、洗浄システム１０ａ−１０ｆは、例えばＦｉｅｌｄ氏による米国特許出願公開公報Ｎｏ．２００９／０３１４６５８、Ｆｉｅｌｄ氏による米国特許出願公開公報Ｎｏ．２０１０／０１４７７０１（それぞれの開示は、参照により本明細書に組み込まれる）に開示されたものなど、携帯型ユニットとして機能し得る。追加の適切な携帯型ユニットは、ミネソタ州ミネアポリス市のアクティブイオン  クリーニング  ソリューションズ  ＬＬＣから「ＩＯＮＡＴＯＲ  ＨＯＭ」および「ＩＯＮＡＴＯＲ  ＥＸＰ」の商品名で市販されているものを含み得る。例えば、携帯型洗浄ユニットは、電解セルの上流および／または下流に配置された１つ以上の加熱要素を備えてもよく、その加熱要素および電解セルは、オンデマンド用途において動作してもよい。
【０１０７】
［例］
本開示の範囲内での様々な変更および変形は、当業者にとって明らかであるため、本開示は、例示のみを目的とする以下の例において、より具体的に記載される。特記しない限り、以下の例において報告される部、パーセンテージ、および比率は、全て重量基準であり、例において用いられる試薬は、以下に記載の化学物質供給業者から取得したか、もしくは入手可能なものであるか、または従来技術により合成し得るものである。
【０１０８】
本開示の洗浄システム（例１）および比較される洗浄システム（比較例Ａ）は、汚れた試験片上での両者の洗浄性能を比較するために、作動された。汚れた試験片は、標準的な軽工業環境、小売環境（例えば、フードコート内のような）、調理環境、および公共の食事エリアにおいて一般的な、様々な汚れ成分の均一な被膜を備えていた。例１の洗浄システムと比較例Ａの洗浄システムとの間で洗浄稼動の直接比較をするために、同じ汚れ成分が用いられた。例１の洗浄システムと比較例Ａの洗浄システムはまた、洗浄性能の直接比較をするために、並べて作動された。
【０１０９】
例１の洗浄システムは、水道水の供給源、電解セル、下流の加熱要素、および吐出噴霧器を備えていた。電解セルは、ミネソタ州ミネアポリス市のテナント社から「ｅｃ−Ｈ２Ｏ」Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの商品名で市販されていた。動作中、水道水は、電解セル、加熱要素、および吐出噴霧器を通るように送り込まれた。
【０１１０】
電解セルは、電気化学的に水道水を活性化し、水の温度を数度上昇させた。次に、電気化学的活性化水のアルカリ液流は、加熱要素内を通って導かれ、加熱要素は、定常動作中に、電気化学的活性化水を約１２５°Ｆまで加熱した。その結果生じた加熱されたアルカリ水は、次に吐出噴霧器から汚れた試験片に薄く噴霧された。
【０１１１】
比較例Ａの洗浄システムは、約７５°Ｆに保たれたアルカリ水（ｐＨ：１０．５）を備えていた。動作中、アルカリ水は例１の洗浄システムの吐出噴霧器と同型の吐出噴霧器に供給された。結果として生じた水は、例１の洗浄システムで用いられたのと同じ割合で汚れた試験片に薄く噴霧された。
【０１１２】
それぞれの洗浄稼動中、例１の洗浄システムは、比較例Ａの洗浄システムと比べて、より多くの汚れ成分を汚れた試験片から除去した。いずれの洗浄システムも、それぞれの汚れた試験片にアルカリ水を噴霧したので、例１の洗浄システムから噴霧されたアルカリ水の高温が、洗浄性能の向上に寄与したと考えられる。こうして、電気化学的活性化と熱的強化の組合せが、種々の表面を洗浄するのに適した処理液を提供した。
【０１１３】
本開示は好適な実施形態を参照して説明されたが、本開示の精神および範囲を逸脱することなく形状および内容を変更し得ることは、当業者であれば認識するであろう。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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