(57)【要約】【解決手段】本発明は、水をオゾン処理してオゾン処理水を洗浄目的で表面に掛けるための装置である。本発明は、ユーザーが、簡便に且つ短時間で、水を、より強い洗浄特性を備えた液体へと変換できるようにする。本発明は、水を入れ、ユーザーが水を分配施与するために容易に操作できるようになっているリザーバ（６４）と、リザーバ内の水の少なくとも一部がリザーバから装置に流れ、又リザーバへと戻ることができるように、リザーバ及び装置と連通している循環流路とを有する洗浄装置を含んでいる。【選択図】図２
2004525748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄装置において、
液体を中に入れ、前記液体を分配施与するためにユーザーが容易に操作できるようになっているリザーバと、
前記液体の酸化特性を高めるための装置と、
前記リザーバ内の前記液体の少なくとも一部が前記リザーバから前記装置に流れ更に前記リザーバに戻ることができるようにするための、前記リザーバ及び前記装置と連通している循環流路と、を備えている洗浄装置。
【請求項２】
前記液体は水であり、前記装置は前記装置に流入する前記水にオゾンを分配施与するためのオゾンセルである、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記リザーバはスプレイボトルである、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記リザーバは水差しである、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記装置はベースユニット内に配置され、
前記リザーバは、前記ベースユニットと前記循環流路に選択的に接続可能である、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記循環流路は、再循環流路と処理流路を含んでおり、前記処理流路は、水を前記再循環流路から前記装置に向け更に前記再循環流路に戻るように向ける、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記処理流路は、前記装置の上流で且つ前記循環流路から前記処理流路が分かれている箇所の下流に、前処理領域を備えている、請求項６に記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記前処理領域は、消イオン処理樹脂ベッドである、請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項９】
前記処理流路は、前記装置の下流で且つ前記処理流路と前記再循環流路の再合流点の上流に、後処理領域を備えている、請求項６に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
前記後処理領域は脱鉛フィルターである、請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項１１】
家庭用洗浄装置において、
オゾン発生器を含むベースユニットと、
前記ベースユニットに選択的且つ流体移動可能に取り付けることのできる、水を保持して、ユーザーが選択的に水を分配施与するのに使用するためのリザーバと、
前記リザーバと前記ベースユニットの間に形成され、前記リザーバと前記オゾン発生器を、流体移動可能にそして少なくとも部分的には接続している循環流路と、を備え、
前記水の少なくとも一部は、前記リザーバと前記オゾン発生器との間の前記循環流路に流入し、次いで前記リザーバに戻り、前記オゾン発生器は、オゾンを前記水内に分配施与する家庭用洗浄装置。
【請求項１２】
前記循環流路は、再循環流路と処理流路を含んでおり、前記再循環流路は、前記リザーバと前記ベース部の間に延びて前記リザーバに戻り、前記処理流路は、前記再循環流路から前記オゾン発生器に延びて前記再循環流路に戻り、
前記オゾン発生器は、オゾンを前記処理流路内の前記水に分配施与する、請求項１１に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項１３】
前記処理流路は、前記オゾン発生器の上流に配置された消イオン処理フィルター媒体を含んでいる、請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項１４】
前記消イオン処理フィルター媒体は、前記ベースユニット内に配置されている、請求項１３に記載の洗浄装置。
【請求項１５】
前記ベースユニットに選択的且つ流体移動可能に接続することができ、前記処理流路の一部を形成しているカートリッジを更に備えており、
前記消イオン処理フィルター媒体は、前記カートリッジ内に配置されている、請求項１３に記載の洗浄装置。
【請求項１６】
前記処理流路内の処理済水を前記再循環流路内の未処理水に混ぜ合わせるのを支援する、前記処理流路と前記再循環流路の間に接続されている混合装置を、更に備えている、請求項１２に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項１７】
前記混合装置はベンチュリである、請求項１６に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項１８】
前記水が前記循環流路に沿って移動するのを支援するために、前記循環流路にポンプが配置されている、請求項１２に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項１９】
前記ベースユニットは、サポート表面上に配置可能である、請求項１１に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項２０】
前記ベースユニットは、家庭用器具に組み込まれている、請求項１１に記載の家庭用洗浄装置。
【請求項２１】
前記リザーバはスプレイボトルである、請求項１１に記載の家庭用洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン処理水のような洗浄液を生成し適用するためのシステム及び装置に関する。より具体的には、本発明は、第１の液体から改質され付加的な洗浄特性を有する第２の液体を形成するために、第１の液体を処理するための装置に関する。より厳密には、本発明は、食品又は表面を洗浄及び／又は消毒する際に使用する水をオゾン処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン処理水の有益性は、オゾン処理水を生成するためのプロセスである当技術では周知である。自治体の水会社は、水を浄化し適当な状態にする際に効果的であることから、大量の水を処理するのに長年オゾン技術を使ってきた。オゾン技術は、他の従来の殆どの方法による処理よりも迅速に、接触するバクテリアを殺すことにより、接触するウィルスを殺すことにより、藻、胞子、菌、糸状菌、酵母胞子を殺すことにより、過剰な鉄、マンガン、及び硫黄を、マイクロフロキュレーションとして知られている処理で取り除いて、薬品添加物を使わず自然に水を適当な状態にすることにより、及び色素や臭いを取り除くことにより、様々な方式で水を処理するものであることが分かっている。
【０００３】
オゾン処理水を使用すると、残留物が残らず、植物の成長を促し、寿命を延ばし（オゾン処理水内の高い酸素含有量による）、より清浄な布を生産する際のより効果的な洗浄剤として働き、水道水よりも味や臭いが良く、オゾン処理水で処理された野菜水は、より清浄で長く保存が利く。
【０００４】
住宅用として知られている大抵のオゾン処理システムは、複雑なオゾン生成器が関係しており、家庭の給水システムに配管しなければならない。このようなシステムは、費用が高く、家庭給水に混乱をきたす時間が長くなり、設置にはかなり長い期間がかかる。更に、このようなシステムは可動式ではなく、システムの移動と再設置のために相当な費用を掛けねば、別の場所で使用するために家から移すことはできない。表面又は食品を洗浄するなどの家庭用業務に、現在のオゾン処理システムからオゾン処理水を使用するには、通常、ユーザーは、スプレイボトル又は水差しなどの容器に水を移し替えねばならない。オゾン処理の効果は時間経過とともに急激に低下するので、オゾン処理水を移し替える行為により水の全体的洗浄効果が薄れる。
【０００５】
【特許文献１】
本出願は、２００１年1月１２日出願の米国仮特許出願第６０／２６１，５３４号、２０００年１２月１２日出願の米国仮特許出願第６０／２５４，８２０号、及び２００１年１月１０日出願の米国仮特許出願第６０／２６１，１０１号からの優先権及び恩典を請求し、本願に上記各仮特許出願を参考文献として援用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
安価で且つ設置が容易な（即ち、給水の配管又は混乱を要しない）オゾン処理水を生成するシステムが必要とされている。可動性が良く持ち運びが簡単で複数の場所で使用できる、オゾン処理水を生成するシステムが必要とされている。スプレイボトルや水差しなどの、すぐに使用できる容器内で水をオゾン処理し、これによりオゾン処理水の全体的な洗浄効果を高めるオゾン処理システムが必要とされている。交換が容易な部品を備えた調理台オゾン処理システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の必要性に着眼し、本発明は開発された。
本発明は、水をオゾン処理し、そのオゾン処理水を洗浄の目的で表面にかける装置及び方法を提供する。より概括的には、酸化特性を高めた液体媒体を生成するために他の液体媒体も同じように改質することができる。更に別の熟慮した適用例としては、酢酸から過酢酸のような、酸から過酸への改質が挙げられる。選択された液体媒体の性質次第で、酸化特性を高める反応セルは、適宜変更しなければならない場合もそうでない場合もある。本発明は、ユーザーが、水又は酢など他の液体を、より強力な洗浄特性を備えた液体に手軽に且つ短時間で変化させることができるようにする。これら付加的液体には、水中のオゾンよりも実質的に長く酸化特性を保持できる能力があり、実用性が増す。
【０００８】
本発明は、中に入っている液体をユーザーが容易に操作して使えるようになっているリザーバと、液体の酸化特性のレベルを高めるための装置と、リザーバ内の液体の少なくとも一部がリザーバから装置に流れ、又リザーバに戻れるようにする、リザーバ及び装置と連通している流路と、を有する洗浄装置を含んでいる。
【０００９】
本発明の別の態様では、液体は水であり、前記装置は装置に流れ込む水にオゾンを分配施与するオゾンセルである。
本発明の又別の態様では、前記装置はベースユニット内に配置され、リザーバはそのベースユニット及び循環流路に選択的に接続可能となっている。
【００１０】
本発明の更に別の態様では、循環流路は、再循環流路と処理流路を含んでおり、処理流路は、水を再循環流路から前記装置に向け、その後再度再循環流路に戻るように向かわせる。
【００１１】
本発明の又更に別の態様では、処理流路は、前記装置の上流で且つ再循環流路からの処理流路の分水路の下流に消イオン前処理領域を含んでいる。
本発明の又更に別の態様では、処理流路は、前記装置の下流で且つ処理流路と再循環流路の合流点の上流に後処理領域を含んでいる。
【００１２】
本発明の別の実施態様は、オゾン発生器を備えたベースユニットと、中に水を入れ、ユーザーが選択的に水を分配施与するために使用する、ベースユニットに選択的且つ流体移動可能に取り付けることのできるリザーバと、リザーバとベースユニットの間に形成されており、流体移動可能に且つ少なくとも部分的にはリザーバをオゾン発生器に接続する循環流路と、を含んでいる家庭用洗浄装置であって、水の少なくとも一部は、リザーバとオゾン発生器との間の循環流路を流れてリザーバに戻り、オゾン発生器はオゾンを水中に分配施与するようになっている。
【００１３】
本発明の又別の態様では、循環流路は、再循環流路と処理流路を含んでおり、再循環流路はリザーバ、ベース部、そして再度リザーバに戻るように伸び、処理流路は再循環流路からオゾン発生器に至り、再度再循環流路に戻るように伸びており、更に、オゾン発生器は、オゾンを処理流路内の水中に分配施与する。
【００１４】
本発明の又別の態様では、処理流路は、オゾン発生器の上流に配置された消イオンフィルター媒体を含んでいる。
本発明の又更に別の態様では、消イオンフィルター媒体は、ベースユニット内に配置されている。
【００１５】
本発明の又更に別の態様は、ベースユニットに選択的且つ流体移動可能に接続することができ且つ処理流路の一部を形成しているカートリッジを含んでおり、更に、消イオンフィルターは、カートリッジ内に配置されている。
【００１６】
本発明の又更に別の態様は、処理流路と再循環流路との間に接続されたベンチュリのようなミキシング装置であり、このミキシング装置は、処理流路内の処理済水を再循環流路内の未処理水と混合するのを助ける。
【００１７】
本発明の又更に別の態様では、循環流路に沿って水を移動させるのを助けるために、循環流路内にポンプが配置されている。
本発明の又別の実施態様は、弁手段を含む底面を有するリザーバと、リザーバを受け入れ、水をオゾン処理するオゾン発生器を含んでいるベースユニットと、リザーバからベースユニットに水を引き、オゾン発生器に通し、水を再度リザーバに戻すためのポンプと、リザーバから引かれた水を消イオンするための手段と、を含んでいる。ベースユニットは、水をリザーバの後ろから迂回させてイオン発生器を通過させ、リザーバに戻す手段も含んでいる。
【００１８】
本発明の各種実施形態のこの他の特徴、実用性及び利点は、添付図面中に示す、本発明の実施形態についての以下のより詳しい説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のオゾン処理装置は、オゾンを水中に導入し、オゾン処理水を利用するための使い易い手段を提供する、小型携帯システムである。簡単に言えば、本発明は、手で持てるリザーバ内の水を、簡単、便利且つ効率的なやり方でオゾン処理できるようにする。その後、オゾン処理水を、洗浄及び／又は殺菌の目的で、各種表面に掛けることができるようになる。ユニット６０は、ベース部６２、リザーバ６４、及びフィルターカートリッジ６６を含んでいる。リザーバ６４は、水が満たされ、ベース部６２の上に配置される。リザーバ６４内の水は、ベース部６２及びフィルターカートリッジ６６を通って循環し、オゾン処理され、その後リザーバ６４に戻る。この「充填」段階が完了した後、リザーバをベース部６２から取り外し、これを使ってオゾン処理水を所望のやり方で使用することができる。フィルターカートリッジ６６は、濾過品質が落ちた際に周期的な交換を要するので、別体の要素となっている。しかしながら、ベース部に組み込んだ構成とすることもできる。ベース部６２は、オゾン処理機能の動作を制御するためにソフトウェアを使用する制御装置を含んでいる。例えば、制御装置は、水へのオゾン「充填」を制御し、オゾン発生器をオン・オフし、性能（フィルターカートリッジの有効性）及びシステムを作動させるその他多くの特性を感知する。
【００２０】
本発明のある実施形態では、本発明は、ベースユニット６２、リザーバ６４、及びカートリッジ６６を包含している。通常はスプレイボトル又は水差しの形態をとるリザーバ６４は、ベース部６２のメインハウジングの上面７０に形成された凹部６８内に取り外し可能に保持されている。更に、消イオン媒体及び脱鉛媒体を含有する水処理カートリッジが、メインハウジングの上面の第２の凹部７２内に取り外し可能に保持されている。オゾン発生器も、メインハウジング６２内に含まれている。最後に、循環流路は、リザーバ、オゾン発生器、及び水処理カートリッジ６６の間に形成されている。
【００２１】
使用時、ユーザーは、リザーバ６４を満たし、それをメインハウジング６２の上面７０の対応する凹部６８に置く。リザーバ６４の底部に形成された自動弁７４は、循環経路の一部を形成し、メインハウジング６２の表面に形成された弁アッセンブリ７８に接続され、オゾン発生器と流体連通状態になる。自動弁７４は、循環経路の一部として作動し、装置６０の作動の間に、水がリザーバ６４からオゾン発生器に流れ、リザーバ６４に戻るようにする。ユーザーは次に、制御装置によって装置６０を作動させ、それにより装置ポンプとオゾン発生器を起動させる。通常は、所定時間、水は、リザーバ６４からオゾン発生器に向かい（及び、消イオン媒体及び脱鉛媒体を通り）リザーバ６４に戻るよう循環する。時間経過と共に、リザーバーに入っている水の中のオゾンレベルは上がる。サイクル終了後、ユーザーは、リザーバ６４をベース部から外すだけで後は好きに使用できる。リザーバ６４がスプレイボトルの形態をとるある実施形態では、ユーザーは、オゾン処理水を使って野菜を洗浄したり調理台を掃除したりすることができる。
【００２２】
図１は本発明のある実施形態の水流回路を示すブロック図である。本発明のシステムを使用する際には、ユーザーは、リザーバ６４、本事例ではスプレイボトルを水道水で満たし、それをメインハウジング６２上に設置する。ボトル６４とメインハウジング６２の間のインターフェースは、スプレイボトル６４がメインハウジング６２上に設置されると協働して自動的に開き、水がベース部のメインハウジング６２とスプレイボトル６４の間を通過できるようにする２つの一方向弁７４（一方の弁はボトルからメインハウジングへの流出用で、もう一方の弁はメインハウジングからボトルへの流入用）を含んでいる。
【００２３】
次に、ユーザーは、ベース部メインハウジングの制御装置のスタートスイッチを起動するが、システムが自動的に起動するようにすることもできる。スイッチは、ポンプを起動させ、ポンプは水道水をスプレイボトルからメインハウジングに収められているオゾン発生器に引き込む。ある実施形態では、ポンプの出力は、ベンチュリミキサーに流れ次いでボトルに戻る再循環水経路と、オゾンセルにつながっているＤＩ樹脂ベッドへの第２流路と、オゾン発生器を（従ってオゾンセルも）起動させる機械的システムにつながっている第３の経路、の３つの分岐路を有している。再循環分岐路を行く水はベンチュリを通過して流れ、ボトルに戻る。第２の経路を流れる水は、ＤＩ樹脂方向に流れが向けられ、次いでオゾンセルを通過し、ベンチュリに戻って再循環経路の水と再混合された後ボトルに戻される。第３の経路内の水は、オゾン発生器のピストンアッセンブリを加圧し、オゾンセルの一方の部材を他方の部材に向けて移動させ、セルを完成させて、第２の経路の水に導入するオゾン生成を開始させる。この循環経路については、以下に図１に関連づけて更に詳しく説明する。
【００２４】
設計によれば、オゾンセルは、水道水内に普通に存在するイオンによる、寿命を短縮させてしまうセルの「被毒」を防止するために、ＤＩ水の入力を必要とする。オゾンセルは、ＤＩ水を入力として使用して、セル内を流れるＤＩ水の一部を、オゾンガス（Ｏ3）と酸素ガス（Ｏ2）と水素ガス（Ｈ2）に解離させる。Ｈ2ガスは、廃棄物として空中に消散する。オゾンセルを出て行くＤＩ水には、Ｏ2とＯ3ガスが含まれている。ＤＩ水には、セル内で触媒として使用されている酸化鉛めっきからの微量の溶解鉛も含まれている。セルは、水中に溶解する細かい泡としてＯ3ガスを発生させる。オゾンセルを出て行く水（Ｏ2及びＯ3を含んでいる）は、鉛除去媒体を通過し、どんな微量の鉛でも除去される。鉛フィルターを出た後、オゾン処理されたＤＩ水とオゾンガスは、ベンチュリを通って再循環水ラインに戻される。ベンチュリは、オゾンが水に溶け込むのを助ける。次に、水はボトルに流れ戻る。
【００２５】
このサイクルは、スプレイボトル内でオゾン濃度が所望のレベルまで上昇する事前設定された時間の間、継続される。この時間は、オゾン処理対象のリザーバの大きさによって変わる。例えば、大型のリザーバでは凡そ１５分掛かるが、小型リザーバでは凡そ１０分でよい。スプレイボトル又は水差しのオゾン濃度は、約２．０ｐｐｍが望ましい。この時間が終了すると、制御装置はポンプとオゾンセルに停止を命じる。ポンプが停止すると、セルを作動方向に維持しているピストンへの圧力が解除され、ばねなどの付勢力がセルの可動部材をセルの残り部分から移動させ、こうしてオゾン生成を終了させる。次に、ユーザーは、リザーバを取り外し、オゾン処理水を使って食品又は表面を洗浄及び／又は殺菌する。
【００２６】
図１には、本発明に組み込まれている循環経路８０が開示されている。循環経路は、概括すればリザーバ６４とオゾン発生器１２２の間に伸びるループであり、リザーバ６４内の水を、充填即ちオゾン処理できるようにする。図１をよく見ると分かるように、参照の要点として、循環経路８０は、リザーバ６４から始まり、リザーバ６４に終る。循環経路の第一区間８２は、リザーバ６４からポンプ１２４に流れている。ポンプ１２４は、電気モーター２８６とギアポンプ２８８を備えている。水は、重力並びにポンプによる吸い込みにより、ポンプ１２４に向かいポンプ１２４を通過する。ポンプの後、循環経路は３つの異なる経路に分岐する。第１の経路８４は、ベンチュリ３０８を通ってリザーバ６４に戻る再循環経路である。第２の経路８６は、オゾンセル１５４による処理のためオゾン発生器１２２に流れ、第３の経路８８は、オゾン発生器１２２に流れオゾンセル１５４を起動させる。
【００２７】
第１の経路（再循環経路）８４は、ベンチュリ３０８を通って流れ、オゾン発生器１２２により処理された後に第２の経路８６内を流れる処理済水との混合が行なわれるようにしている。第１経路８４及び第２経路８６の水流は、ベンチュリ３０８で再合流してリザーバ６４に流れ戻る。
【００２８】
第２経路（処理経路）８６は、分流加減器９０（アパーチャなど）において第１経路８４から分離し、水をオゾン発生器１２２に導き、オゾンセル１５４で処理させる。ここに説明の実施形態では、第２経路８６は、第１経路８４から分離した後、ＤＩ樹脂ベッド９２につながっており、水をオゾンセル１５４で処理する前に消イオン処理する。水がＤＩベッド８２を通過した後、第２経路８６は、処理のためオゾンセル１５４を通過する。オゾンセル１５４は、以下に説明するように、水をオゾン処理する。オゾンセル１５４の後、第２経路８６は、オゾンセル１５４の水流内にあるかもしれない残留鉛を除去するために、脱鉛フィルター９４につながっている。脱鉛フィルター９４を通過した後、第２流路８６は、第１経路(再循環経路)８４と再合流するためにベンチュリ３０８に流れ、その後リザーバ６４に戻る。
【００２９】
ポンプの後、循環経路８０により形成されている第３経路８８は、オゾンセル１５４を起動するためオゾン発生器１２２につながっている。これは作動経路である。オゾン発生器１２２は、オゾンセル１５４と、オゾンセル１５４が２つの位置、即ち１）オゾンセル１５４が作動しない係合解除位置と、２）オゾンセル１５４が作動可能である係合位置、のうちの一方を取るようにする関連機構とを含んでいる。第３経路８８は、この機構を作動させて、オゾンセル１５４を、第１の係合解除位置から第２の係合位置に切り替える。ここに説明する実施形態では、第３経路８８は、ピストン３５０上に圧力を発生させ（圧力はポンプにより生じる）オゾンセル１５４を第２の作動可能位置に移動させる行き止まり経路である。
【００３０】
図１に示す循環経路は、循環経路の一例を表したものに過ぎない。重要な経路は、リザーバ６４からオゾンセル１５４に到りリザーバに戻る経路である。ＤＩ樹脂ベッド又は脱鉛フィルターを通る通路は必ずしも必要ではない。更に、異なるセル構造では、オゾンセルに係合する機構を作動させる経路も、オゾンセルがこのような動作を要しない場合には必要ではない。
【００３１】
本発明のある実施形態によるスプレイボトル６４、ベースユニット６２、及び消イオン脱鉛フィルターカートリッジ６６（カートリッジユニット）を、図２から図４に示す。図２に示す実施形態では、スプレイボトル６４を示しているが、システムのベースユニット６２の弁アッセンブリ７８と協働するようになった弁アッセンブリ７４を含んでいることを条件として、水差し又は他の容器もこのシステムで使用することができ、これら全ての要素は、循環経路の一部としてリザーバ（ボトル又は水差し）６４内の流体にＯ3を充填するためのものである。
【００３２】
図３に示すように、スプレイボトル６４及びカートリッジ６６は、共に、システム６０のベースユニット６２から取り外すことができる。通常、ユーザーは、水がオゾン処理された後、スプレイボトル６４を取り外し、オゾン処理水を望みどおりに噴霧する。カートリッジユニット６６は、大抵はベースユニット６２に保持されたままである。しかしながら、カートリッジ６６の濾過媒体が消耗してしまうと、カートリッジ６６は、取り外して新しいカートリッジユニット６６と交換することができる。
【００３３】
ベースユニット６２は、オゾン発生器１２２、循環流路に沿って処理済水及び未処理水を移動させるポンプ１２４と弁アッセンブリ１２６、処理を制御するための制御ユニット１２８、及び循環経路８０の重要部分、が収納されているハウジングである。図４に示すように、上記のオゾン発生器１２２及びポンプ１２４は、ベースユニットハウジング６２内に密閉されている。スプレイボトル６４、カートリッジユニット６６、及びベースユニット６２に関する更に詳しい説明を以下に記す。
【００３４】
図２及び図３、並びに図３及び図４に示すように、ベースユニットハウジング６２は、オゾン発生器１２２、ポンプ１２４、及び処理済水と未処理水の両方を方向転換させるための弁アッセンブリ１２６を含んでいる。ベースユニットハウジング６２のある実施形態では、ベースユニット６２は、実質的には横方向の形状が楕円形である。しかしながら、ベースユニットハウジングの設計が、スプレイボトル６４とカートリッジユニット６６を保持し、以下に説明するオゾン発生器１２２を収納するための安定性を提供できる限り、ベースユニットハウジング６２はどのような形状であってもよい。図３に示すように、ベースユニットハウジング６２の上面には２つの凹部６８、７２がある。前方の大きい方の凹部６８は、リザーバ６４の下方部７６を受け入れるようになっている。ここでは、スプレイボトルを使って説明を行うが、水差し型又は他の型式のリザーバも使用できるものと理解されたい。後方の小さい方の凹部７２は、カートリッジユニット６６を受け入れるようになっている。
【００３５】
図３に示すように、前方の凹部の底表面は、スプレイボトル６４の底表面の弁アッセンブリ７４に対応して接続できるようになっている弁アッセンブリ７８を含んでいる。カートリッジユニット６６用の凹部７２には、凹部の底壁上にアパーチャが形成されており、カートリッジユニットのベース壁上のアパーチャに対応している。これらのアパーチャは、循環経路の一部である。図２及び３にも示されているように、ユーザーは、スプレイボトル６４を、大きい方の凹部６８内に、ベースユニット６２の上面７０の前方に向けて置く。ユーザーは、カートリッジユニット６６をベースユニット６２の後方凹部７２内に置く。スプレイボトルの凹部６８とカートリッジユニットの凹部７２は、スプレイボトル６４とカートリッジユニット６６をそれぞれしっかりと保持するようになっている。図３の大きい方の凹部６８即ちスプレイボトル用の凹部は、凹部６８の底表面に隆起部分１３２を有している。スプレイボトル６４に対する、ベースユニット６２側の弁アッセンブリ７８は、この隆起部分１３２内にある。リザーバの底部７６は、側壁及び天井（リザーバの底壁部分）を有する凹部１３４を形成している。ボトル６４の弁アッセンブリ７４は、凹部１３４の天井にある。隆起部分１３２は、全体形状が凹部１３４と同じであり、スプレイボトル６４がメインハウジングの凹部６８内に置かれたときの安定性を更に高めている。更に、隆起表面１３２の形状は、ユーザーがメインハウジング６２の凹部６８内にスプレイボトル６４を正しく配置するのを助けるキーとして働く。
【００３６】
図２及び図３に示すベースユニットの下前方部分１３６は、棚部１３８を形成している。ある実施形態では、棚部１３８は、装置を作動させるための制御装置１２８用のインターフェースを含んでいる。スプレイボトル６４及びカートリッジユニット６６の寸法に加えて、ベースユニット６２の寸法に影響する他のパラメータとしては、システムの所望水流容量、所望の容量に見合うオゾン発生器１２２の必要寸法、電源装置、印刷回路板、その他の要素が挙げられる。
【００３７】
カートリッジハウジングの背面の片持ちばり状の変形リブ１４２は、対応するカートリッジ凹部７２の後部のキャッチ１４４と協働し、カートリッジハウジング６６をメインハウジングのカートリッジ凹部７２内に取り外し可能に固定する（図３及び図４参照）。電源スイッチは、メインハウジング６２の側面の１つに沿って配置され、オンにされると、電力を、制御装置１２８、ポンプ１２４、及びオゾン発生器１２２に供給する。このユニットには、正規の１１０ｖの電気サービスからの線間電圧により電力供給されるが、電池で電力供給することもできる。
【００３８】
後部壁１４８は、発生器モーターの冷却と蒸発媒体の乾燥を促進するため、通風されている。図４は、二つの通風部、モーター下方になるように配置された第一通風域１５０と、セルチャンバ１５４の下方になるように配置された第２の小さな通風域１５２を示している。
【００３９】
蒸発媒体１５６（図５参照）は、オゾン発生セルチャンバ１５４（図４参照）下の小さい方の通風域１５２に隣接して配置されている。図５に示すように、蒸発媒体１５６は、スポンジ様の吸収材料で形成されている。蒸発媒体は、オゾン発生器１２２から漏れる水分があればそれを収集するようになっている。下側ハウジング部分の通風底表面１５２、及び上側ハウジング部分６２の背面１４８の通風側壁１５０は、蒸気媒体１５６の乾燥を促進する。
【００４０】
図６−図１０Ｂは、カートリッジ要素６６を示している。カートリッジは、平らな前部表面１６０と丸みを帯びた背部表面１６２を有するカートリッジハウジング１５８を含んでいる。カートリッジハウジング１５８は、数個の別々ではあるが相互接続しているチャンバ１７２に分離されたＤＩ樹脂フィルターと、蛇行配置の脱鉛領域を含んでいる。図６は、カートリッジの底部に形成された４つのアパーチャを示している。左から右に向かって、アパーチャ１６４はＤＩチャンバへの入口である。アパーチャ１６６はＤＩチャンバからの出口である。アパーチャ１６８は脱鉛領域への入口であり、アパーチャ１７０は脱鉛領域からの出口である。図７は、底部から見たアパーチャを示している。図８は、凹部７２内にカートリッジ６６を維持するのを助けるリブ１４２を示している。図９は、カプルＤＩチャンバ１７２、ダウンチューブ、フィルタートップ、及び脱鉛蛇行部１７８を示す断面図である。これらについて以下に更に詳しく説明する。
【００４１】
図１０Ａと図１０Ｂは、カートリッジユニット６６の正面側分解斜視図である。図６、図１０Ａ、及び図１０Ｂに示す実施形態では、カートリッジユニット６６には、オゾン発生器１２２に入る前に水を消イオン処理するための媒体１８０、及び水がオゾン発生器１２２を通過した後、微量の鉛を除去するための脱鉛フィルター１７８が入っている。ある実施形態では、カートリッジユニット６６は、ＤＩ水処理用に１つ、脱鉛処理用に１つの２つの領域に分割されている。この好適な実施形態では、上部チャンバ１８２には消イオン媒体１８０が入っており、底部チャンバ１８４には鉛フィルターが入っている。（図９参照）。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す実施形態は、形状がほぼ長方形であるが、消イオン媒体１８０と鉛フィルター１７８を共に封入できる形状であれば、システム６０のベースユニット６２内の凹部７２と、適用可能なアパーチャ１６４、１６６、１６８、１７０に対応しているかぎり、どの様な形状でもよい。２つのチャンバ１８２、１８４は、横に並んでいてもよいし、又は何れの異なる構成であってもよい。
【００４２】
上記のように、更に、カートリッジハウジング１５８の背部表面１６２には、装置ベース部６２に配置されたキャッチ１４４と嵌り合うリブ１４２が設けられている。キャッチ１４４は、装置６０の作動中にカートリッジ６６を保持するために、カートリッジ６６上のリブ１４２と協働する。
【００４３】
図６及び７に示すように、カートリッジユニット６６の底表面には、水が消イオン処理チャンバ１８２と鉛フィルターチャンバ１８４の両方に対して出入りできるようにするアパーチャ１６４、１６６、１６８、１７０が設けられている。アパーチャは、カートリッジ６６用の凹部７２のベース部内の対応するフィッティングと嵌りあう水密フィッティングであってもよい。Ｏリング１８６又は類似物を使って、フィッティングを一体に水密シールしながら、取り外し可能な係合を形成するようにしてもよい。アパーチャ１６４、１６６、１６８、１７０は、リザーバ６４の底部と循環経路の間のアパーチャに似て、係合時には開放され、係合していない時には閉鎖されるようなものでもよい。この弁の変形例については、以下に更に詳しく説明する。
【００４４】
カートリッジ６６は、非常に頻繁に取り外して交換するわけではないので、フィッティング構造（弁なし）が適当である。カートリッジ６６用の凹部７２の底部のフィッティング又は弁は、循環経路の一部であり、当該経路からＤＩ水処理に続いているか、ＤＩ水処理からオゾン発生器１２２に続いているか、又はオゾン発生器１２２から脱鉛領域に続いているか、又は脱鉛領域から、充填された水を再循環経路内の水と混合するベンチュリに続いているかの何れかである。
【００４５】
例えば、図７に示すカートリッジユニット６６のある実施形態では、カートリッジユニットの底表面の左側に示す円は、消イオン媒体に対して水が出入りできるようにする入口１６４と出口１６６を表している。カートリッジユニットの底表面の右側に示す円は、カートリッジユニット６６内の脱鉛フィルター１７８に対して水が出入りできるようにする入口１６８と出口１７０を表している。本発明のある実施形態で使用される弁アッセンブリは、システム６０のベースユニット６２の対応するカートリッジ凹部内の弁アッセンブリと協働するようになっている。カートリッジユニットに使用される弁アッセンブリは、スプレイボトル６４及びスプレイボトル凹部６８（以下に説明）に使用されているものと実質的に同じである。カートリッジユニット６６をベースユニット６２から取り外すと、カートリッジ６６上の弁アッセンブリは自動的に閉じてカートリッジユニット６６をシールする。対応して、カートリッジユニット６６をベースユニット内の凹部７２に配置すると、カートリッジ６６の底部に組み込まれている弁は、自動的に開いて、カートリッジユニット６６に対して水が出入りできるようにする。上記のように、本発明のシステムのある実施形態では、未処理水は、水をオゾンセルに導入する前に、カートリッジユニット内の消イオン媒体１８０を通して送られる。消イオン処理されオゾン処理された水は、オゾン処理の後、最終的にベースユニット６２を出てスプレイボトル６４に再度入る前に、カートリッジ内の脱鉛フィルター１７８に送給される。
【００４６】
ＤＩ濾過用のカートリッジハウジング１５８の上部チャンバ１８２（図９参照）は、４つの区画に分割されている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第１の４分割区画１８８は、左上角部にあり、残りの区画には時計回りに順に番号を付している。各４分割区画は、上部部分１８２の長さに亘って伸長するサブチャンバを形成している。各４分割区画は、サブチャンバの長さに亘って伸張するチューブ１７４を含んでおり、このチューブは下降流チューブとして働いている。各サブチャンバには、装置６０で使用される水道水を消イオン処理するための消イオン処理（ＤＩ）材料が充填されている。水からＤＩ微粉を収集するため、各サブチャンバの頂部には多孔質のフィルター１９６が配置されているので、ＤＩ微粉によりベンチュリが詰ることはない。各サブチャンバの多孔質フィルター１９６には、下降流チューブが嵌るアパーチャ１９８が形成されている。下降流チューブの上方端２００は、フィルターの上表面より突き出ているか又は面一となっている。フィルター１９６は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ワンピースで、ＤＩチャンバの頂部を完全に覆って嵌るようになっているのがよい。カバー２０２は、カートリッジの開放頂部を覆うように嵌り、水密シールで取り付けられている。カバーとフィルターの間には空間があって、その間を水が流れるようになっている(図９参照)。
【００４７】
カートリッジの底部には、２つの介在層を線引きする３枚のプレートが設けられている。底の又は吸い込みプレート２０４には４つのアパーチャ１６４、１６６、１６８、１７０が（上述のように）貫通して形成されており、ＤＩ及び脱鉛領域に対して流入及び流出が行なわれるようにしている。吸い込みプレートの上部表面は、迷路のような蛇行形状の連続流路を形成している。流路は、脱鉛領域の入口から（吸い込みプレートの穴）から脱鉛領域１７８の出口（吸込みプレートのアパーチャ）までつながっている。
【００４８】
第２のプレート２０６又は迷路プレートは、底表面は吸い込みプレートの上表面の形状と同じ迷路形状となっている。これら２枚のプレートは、（一体に溶着する）流路の共通壁に沿って、且つ第２プレートの外側リム２０８に沿って１つに接合されている。これにより、２枚のプレートの間に迷路通路が形成される。第２のプレートは、ＤＩチャンバの入口１６４と出口１６６に対応付けられた、吸い込みプレートの２つの穴と整合整列する２つの穴２１０、２１２を有している。第２のプレート２０６の上面は、以下に説明する、分配プレートに形成された４つの分割区画に整合しそれらの間をシール２１４する４つの分割区画２２４、２２６、２２８、２３０に分割されている。これら４分割区画は、ＤＩチャンバの４分割区画１８８、１９０、１９２、１９４にも対応している。第２プレート２０６の左上の４分割区画、即ち第１の分割区画は、対応するチャンバの底部に対してシールされている。ＤＩ入口アパーチャ１６４は、分配プレートの第１の４分割壁の周囲により範囲が画定されているので、水は第１の４分割区画に流入し、第１ＤＩチャンバ内のＤＩ材料内を上向きに流れる。水流経路に関しては、以下に更に詳しく示す。
【００４９】
第２プレートの上面上の他の４分割区画も、分配プレート内の対応する４分割区画とシールされており、複数のＤＩチャンバ１７２が直列に接続されるようにしている。各４分割区画の周囲には突起２１８が形成され、下降流チューブ１７４を取り囲み、水を次のチャンバへ方向転換させ、或いは水が第１チャンバに入るか、最後のチャンバを出て行き循環経路につながることができるようにしている。
【００５０】
分配プレート２１６は、第２プレート２０６の上方に配置されている。分配プレート２１６は、その上部及び底部表面が共に４つの４分割区画に分けられている。分配プレート２１６の底表面上の４分割区画の形状は、１つのＤＩ分割区画から別のＤＩ分割区画へ水が正しく流れ易いようにするため、第２プレート上面の４分割区画の形状に整合している。分配プレート内の４分割区画それぞれには、特定チャンバ内のＤＩ材料１８０の断面積に亘って幾分かでも水を均一に分配するために、小さなアパーチャ２２０が開けられている。これは、チャネリングを最小限に抑え、ＤＩ濾過処理の効果と寿命を延ばすのに役立つ。各４分割区画には、更に、第２プレート２０６の上側の４分割区画の周囲の突起２１８と整合する大きなアパーチャ２２２も形成されている。これらアパーチャ２２２は、それぞれ、下降流チューブ１７４の底部でシールされ、後に更に詳しく説明するように、水を次の４分割区画に向かわせる。分配プレート２１６の上表面は、本体１５８の４分割壁とシールされている。
【００５１】
ＤＩチャンバを通る水の流路は、吸い込みプレート２０４に形成された入口アパーチャ１６４から始まっている。水は入口アパーチャ１６４を取って上に流れ、第２プレート２０６の入口アパーチャ２１０を通って更に上に流れる。水は、有孔プレート２１６の第１の４分割区画の孔２２０を通して分散され、次いで第１の４分割チャンバ１８８内のＤＩ材料を通って上向きに流れる。水は、次に第１の４分割区画１８８上方の上部フィルター１９６を通って流れ、第１の下降流チューブ１７４に入り、チューブの底まで下向きに流れ、突起２１８内に出て、第２の４分割区画２２６に導かれる。水は、次いで有孔プレート２１６の第２の４分割区画の孔を通って上向きに流れ、次いで第２の４分割チャンバ内のＤＩ材料を通って上向きに流れる。水は、次に第２の４分割区画１９０上方の上部フィルター１９６を通って流れ、第２の下降流チューブ２００に入り、チューブの底まで下向きに流れ、突起２１８内に出て、第３の４分割区画２２８に導かれる。水は、次いで有孔プレートの第３の４分割区画２２８内の孔２２０を通って上向きに流れ、次いで第３の４分割チャンバ１９２内のＤＩ材料１８０を通って上向きに流れる。水は、次に第３の４分割区画１９２上方の上部フィルター１９６を通って流れ、第３の下降流チューブ１７４に入り、チューブの底まで下向きに流れ、突起２１８内に出て、第４の４分割区画２３０に導かれる。水は、次いで有孔プレート２１６の第４の４分割区画２３０内の孔２２０を通って上向きに流れ、次いで第４の４分割区画１９４内のＤＩ材料１８０を通って上向きに流れる。水は、次に第４の４分割区画１９４上方の上部フィルター１９６を通って流れ、第４の下降流チューブ１７４に入り、チューブの底まで下向きに流れ、分配プレートの出口穴から流れ出るが、この穴は、第２プレートの出口穴２１２につながり、更に、吸い込みプレート２０４の出口穴１６６に接続されている。水は、次にオゾン発生器１２２までの循環経路に沿って流れ続ける。
【００５２】
ＤＩ樹脂材料１８０を通る流れは、ＤＩ材料１８０での水の滞留時間を最大化するように設計されている。これは、カートリッジ６６内部で他の各種フロージオメトリを採用して行うこともできるし、循環経路のこの部分がメインハウジング内部にある設計の場合には、ベースハウジング６２内部で行なうこともできる。ＤＩ材料流路の入口１６４及び出口１６６のポートは、（取り外し可能に係合できるＯリングシールなどで）対応する循環経路構造とシール係合されている。
【００５３】
上記のように、ＤＩ処理の後、水は、大きい方のポート１６６を通過してオゾン発生器のセルチャンバ１５４に入る。消イオン処理水は、セル寿命を短縮させかねない水道水中のイオンによるオゾン発生セルへの「被毒」を防止するために使用される。水道水中のイオンによるオゾン発生セルの被毒を防止するために、消イオン処理水の代わりに、蒸留水を使用することもできる。必ずしもというわけではないが、実用上、消イオン処理の利用は、水道水の前処理として費用効率の高い方法である。
【００５４】
オゾン発生器１２２でオゾン処理された後、水は、カートリッジハウジング１５８の底部チャンバ１８４にポンプで送られ、次いで脱鉛区画１７８に入り、水中に存在している可能性のある微量の鉛が除去される。オゾン処理された水は、脱鉛入口ポート１６８を通ってカートリッジハウジングに入る。オゾン処理水は、上記の迷路プレートの下側と吸込みプレートにより形成された迷路通路チャネルに入る。オゾン処理水は、迷路通路チャネル２３２内にある鉛除去樹脂を通って流れる。迷路通路チャネル２３２は、脱鉛材料が入った小さいチャネルで構成され、チャネルには、ガス／流体混合物の速度を十分高速に維持し、脱鉛樹脂を通してガスを搬送し、それによりガスがカートリッジハウジング内に閉じ込められないようにする働きがある。ある実施形態では、迷路チャネル２３２は、０．１２５インチｘ０．１００インチである。オゾン処理水にアノードの二酸化鉛からの微量の鉛が含有されているような事象はあまりないが、そんな場合でも、鉛除去樹脂は、微量の鉛を実質的に除去する。好適な脱鉛樹脂は、活性アルミナである。代表的な活性アルミナビーズは、粒径が０．０６−０．０９インチである。しかしながら、他の鉛除去樹脂を使用してもよい（例えば、ＡＴＳコーティングされたアルミナ）。迷路２３２を通過した後、オゾン処理水は、脱鉛出口ポート１７０を通ってカートリッジハウジング１５８を出て行く。水は、第４のポートから流れ出てオゾン発生器１２２に再流入し、循環流への再導入のためベンチュリに至るチャネルに流入する。脱鉛媒体は、オゾン処理水内の鉛レベルが非常に低いことが分かっている場合は不要である。不要の場合、脱鉛材料をカートリッジの脱鉛領域から取り外すだけでよく、或いは流路を全体的に変更してオゾンセルからベンチュリに直接流れるようにしてもよい。
【００５５】
ＤＩ樹脂１８０は、一般的には、オゾン処理サイクルが凡そ３００回を過ぎるとその有効性を失う。後に説明するフロー制御ソフトウェアは、フィルターを通して実行されたオゾン処理サイクルの回数を数えるカウンターを含んでいる。後に更に詳しく説明するが、ＤＩ樹脂１８０が交換を要する場合には、アラームと信号によってユーザーに通知される。他の実施形態では、ＤＩ樹脂の状態は、カラー表示樹脂を使って、又はＤＩ樹脂１８０の導電率測定値の結果に基づいて起動されるアラーム又はインジケータによって、表示される。
【００５６】
ＤＩ樹脂チャンバ１７２の形状に関しては、背が高く円筒形のＤＩ樹脂チャンバが有効であることが分かっている。４つの４分割区画で構成される柱状のチャンバは、長さが短い４つのチャンバを接続することによって、概ね、好適な形状を複製している。この設計は、丈の低い形となるので好適である。ＤＩ樹脂１８０のタイプに関して、ある実施形態では、混合ベッドＤＩ樹脂を利用している。混合ベッド樹脂では、樹脂は、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の両方で構成されており、樹脂は合成材でも天然材（ゼオライトなど）でもよい。他の適したＤＩ樹脂としては、レジンテック社の製品番号ＭＢＤ−１０−ＮＳが挙げられるが、これは組合せ陰イオン／陽イオン樹脂、又は等価物である。
【００５７】
カートリッジハウジング１５８及び関連要素は、一般的には、ＡＢＳ、白色、ＲＭ番号２００００８３９（バージン材）で形成される。代替材料としては、粉砕再生ＡＢＳ、白色、ＲＭ番号２００００８４０（２５％ブレンド）が挙げられるが、これに限定されるわけではない。
【００５８】
図１１及び図１２は、本発明の構成部品として使用できるスプレイボトル６４を示している。スプレイボトル６４を使えば、ユーザーは、オゾン処理水を、表面、食品や野菜、及び衣類に噴霧することができる。本発明のスプレイボトル６４は、当該技術分野では既知の、チューブ２３６がボトル６４の底まで伸びた手動スプレイノズル２３２４を含んでいるが、本発明のスプレイノズルは、調整可能で、細流噴霧又は広流噴霧を行えるようになっているのが望ましい。
【００５９】
スプレイノズルは、透明スプレイボトル２３８に取り外し可能に取り付けられる。スプレイノズル２３４は、スプレイボトル２３８に水を満たす目的でスプレイボトルから取り外される。スプレイボトル部分は、当該技術において概ねよく知られている。しかしながら、本発明では、スプレイボトルは、その底部表面７６に弁アッセンブリ７４を含んでいる。図１１に示すように、スプレイボトルの底部表面７６には、スプレイボトル内に上向きに伸びて凹部１３４を形成している部分がある。凹部１３４は、ベースユニット６２のスプレイボトル凹部６８の底部表面上の隆起部分１３２を受け入れるようになっている。
【００６０】
図１１及び図１２を見れば分かるように、スプレイボトル６４の底部表面７６は、ベースユニットのスプレイボトル凹部６８の底部表面に配置された弁アッセンブリ７８に接続できるようになっている弁アッセンブリ７４を含んでいる。スプレイボトルの底部表面上の弁アッセンブリ７４は、スプレイボトル６４をベースユニット凹部６８から取り外すと自動的に閉じ、スプレイボトル６４の底部表面７６を効果的にシールするようになっている。逆に、スプレイボトル６４をベースユニット６２内のスプレイボトル凹部６８に置くと、スプレイボトル６４の底部表面７６の弁アッセンブリ７４は自動的に開き、スプレイボトル凹部６８の底部表面の弁アッセンブリ７８と協働して、水が、スプレイボトル６４とベースユニット６２の両方に対して流入及び流出できるようにする。
【００６１】
図１３及び図１４に示すように、ボトルの底部の弁アッセンブリ７４は、メインハウジング６２のボトル凹部６８の底部のアパーチャに配置された対応する弁アッセンブリ７８と協働する。メインハウジング凹部６８の前部アパーチャ７８Ａは、水が、ボトル６４からメインハウジング６２に、次いでオゾン発生器１２２に流入できるようにしており、後部アパーチャ１８８は、メインハウジング６２から、水（オゾン発生器及びベンチュリにより既に処理済）が、ボトル６４に戻ることができるようにしている。ボトル６４と、入口７４Ａと出口７４Ｂの弁は、循環経路の一部である。前部７４Ａ及び後部７４Ｂ出口は、メインハウジング内部の循環経路構造に対して適切な変更が行われた場合、逆転させ又は再配置することができる。
【００６２】
引き続き図１３及び図１４について、ボトル底部の弁アッセンブリ７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ、アパーチャを形成するカラー２４０Ａ、２４０Ｂ、アパーチャへ内に下向きに伸びるピン２４２Ａ、２４２Ｂ、ピン２４２上にスライド可能に配置されているプラグ２４４Ａ、２４４Ｂ、プラグ２４４を下方の閉じ位置に付勢するばね機構２４６Ａ、２４６Ｂ、及びカラー２４０の上部開口部を覆うスクリーン２４８Ａ、２４８Ｂを含んでいる。カラー２４０は僅かに円錐形（下に行くほど直径が小さくなっている）で、テーパ付のプラグ２４４が、低い位置にあるときにはカラー２４０内に着座し、水密シールを形成するようになっている。ばね２４６は、プラグ２４４を着座位置に維持する。プラグ２４４は、適切な力で、ピン２４２に沿って、着座していない即ちシールしていない位置まで上向きにスライドさせることができる。力が取り除かれると、プラグ２４４は、ばね２４６により付勢され着座位置に戻される。
【００６３】
メインハウジング６２の凹部の底部にある弁アッセンブリ７８Ａ、７８Ｂは、それぞれ、メインハウジング６２内へのアパーチャを形成している外フランジ２５０Ａ、２５０Ｂを含んでいる。各フランジ２５０は、更に、カラー２４０の底部端を受け入れるため、スタンドチューブ２５４Ａ、２５４Ｂの周囲に環状溝２５２Ａ、２５２Ｂを形成している。スタンドチューブ２５４は、フランジ２５０の中心の溝２５２から上向きに伸びている。スタンドチューブ２５４は、環状溝２５２の底部の上方へ十分に延びており、ボトル６４が凹部６８に置かれ、対応する２つの弁アッセンブリ７４、７８が係合すると、スタンドチューブ２５４が、プラグ２４４を、カラー２４０（図１３参照）内の未着座位置まで移動させるに十分なだけ上向きに押すようになっている。これにより、水は、ボトル６２から特定の弁アッセンブリ７４Ａを通って流出し、或いはボトル内へ他方の弁アッセンブリ７４Ｂを通って流入できるようになる。
【００６４】
図１１及び図１２に戻るが、スプレイ機構アッセンブリ２３４は、当該技術で見受けられるほぼ典型的なものである。しかしながら、本発明のスプレイ機構アッセンブリ２３４は、噴霧の際に混合物を霧状にしないように設計されたノズル２５６を有している。本発明のスプレイ機構アッセンブリは、混合物を噴霧する際に発生する霧の量を減らす。この機構は、混合物の小ストリームを噴出するように設計されており、これによりオゾンガスが液体中に保持されるのを助ける。ストリームスプレイは、基本的には、噴霧時にストリームが霧化するのを防ぐために、通常よりもストリームの大きさが大きくなっている。ノズルには、内側の穴２５８が３個と外側の穴２６０が３個の合計６つの穴がある。ある実施形態では、ノズルは、少なくとも２つの噴霧モード、即ち１）ノズルが完全に開放され、即ちねじ込まれておらず、合計６つのストリーム２５８、２６０が組み合わさって噴霧を形成する場合、及び２）ノズルが完全にねじ込まれ、３つの外側ストリーム２６０が遮断され、３つの小さい方の穴２５８だけが組み合わさって噴霧を形成する場合、を提供する。ノズル２５６は、流体又はガスがスプレイボトルから逃げないようにする完全閉鎖位置も含んでいる。ある実施形態では、ノズルの穴は、全て直径が０．０４インチである。通常の操作では、噴霧動作毎に凡そ２．５ｍｌの混合物が噴霧器から噴出される。混合物の霧化を回避することにより、オゾン損失は、噴霧動作毎に２０−３０％にまで制限される。噴霧機構アッセンブリ２３４は、スプレイボトル部分２３８の開放された頂部に取り外し可能に取り付けられるよう構成されている。溝つきカラー２６２は、スプレイボトル２３８のねじ付き開放頂部２６４に取り外し可能に取り付けられる。スプレイボトル６４に入っている流体及びガスは、本体に引き込まれ、トリガを絞ることによりスプレイノズルから押し出される。
【００６５】
図１１及び図１２に示すように、スプレイボトル部分は典型的なポリマーベースの材料で、通常は２つの部分、即ち本体部分２６８と底部分７６で形成されている。この２つの部分は、通常は超音波で溶着し一体化される。ある実施形態では、ボトルは実質的に透明で、ユーザーがボトル６４の中身を見られるようになっている。更に、一般的には、本体部分の上部には、ねじ山が設けられ、スプレイ機構アッセンブリのカラーと嵌りあうようになっている。本発明では、本体部分の底部の形状は、メインハウジングの上部ハウジング部分の上表面に形成されたリザーバ容器凹部に取り付けられ、その中に嵌るように構成されている。ボトルの底部は弁アッセンブリを含んでいる。
【００６６】
本発明では、代わりのリザーバ容器も使用することができる。代わりのリザーバ容器の一例は、水差し２７０である。図１５及び図１６を参照されたい。水差し本体２７２、蓋２７４、及び弁アッセンブリ７４Ａ、７４Ｂ（弁アッセンブリ１２６と同じ）を含む底部２７６を有するリザーバ容器を、図１５及び図１６に示す。蓋スナップ２７４は、水差し本体２７２に嵌り、使用時には開放することができる。本体２７２は、注ぐときに流体を方向決めするＶ型ノッチ付きの注ぎ口２７８を備えている。
【００６７】
水差し容器２７０を使えば、ユーザーは、ある量の処理済水を選択された領域又は表面に注ぐことができる。このような用途の例としては、処理済水を植物、果物及び野菜に注いだり、飲料用容器に注いだりすることが挙げられる。水差し容器２７０は、スプレイボトル内に使用されるものや上記のものと同じ弁アッセンブリを備えている。本発明では、メインハウジング弁アッセンブリと協働可能な弁アッセンブリを備えていれば、他の種類の容器を使用することもできる。
【００６８】
上部ハウジング部分の前方棚部分１３８は、表面に制御パネルを備えている。この制御パネルは、制御装置１２８回路板（後で説明）に作動的に接続されている。制御パネルは、ユーザーが装置の機能を操作できるようにする押しボタンを含めて構成されている。更に詳細な説明は後に行う。
【００６９】
図１７に示すように、マニホールドは、メインハウジング６２の上部ハウジング部分に固定されている。マニホールドは、上部２８２及び下部２８４ハウジング部分を含んでおり、下部には、その一端から垂下してオゾン発生器１２２を有する。他端には、電気モーター２８６が下部マニホールド２８４から垂下している。モーターは、ギアポンプ２８８を駆動するために使用されるが、これについては後で更に詳しく説明する。
【００７０】
図１７及び図１８に示すように、下部マニホールド２８４は、マニホールド２８０の底表面２９０を形成している。上部マニホールド２８２は、マニホールド２８０の上表面を形成している。ギアポンプモーター２８６は、上部マニホールド２８２に形成されたギアポンプハウジング２９４内に配置されたギアポンプ２８８の下方にあって、これに接続されている。オゾン発生器１２２は、図１８に示すように、マニホールドの右側から吊るされている。オゾン発生器１２２に対して水を出入りさせるフローポートは、マニホールドの右側のオゾン発生器１２２上方に配置されている。最も左側のスタンドチューブ２９６は、水がリザーバ容器６４からマニホールド２８０に流れるようにするポート２９７を画定している。右隣のスタンドチューブ２９８は、水が、処理後、マニホールド２８０を出てリザーバ６４に戻るようにしている。上部マニホールドに形成されれた他のアパーチャも、カートリッジ６６に対し水の流出入ができるようにするためのものである。
【００７１】
図１８は、マニホールド内に形成された循環経路８０の様々な部分を示している。図示の第１領域３０４では、水は、リザーバ６４から、最左側のアパーチャ又はポート２９７に対応付けられている弁アッセンブリ１２６を通って、マニホールド２８０に入る。モーター２８６で駆動されるギアポンプ２８８は、リザーバ６４から（重力の助けを得て）水を吸い込み、循環経路８０の残り部分を通過させるのに十分な圧力を作り出して水を押し出す。モーターは、一方のギア３００を駆動するが、このギアは第２の自由浮動ギア３０２と噛み合い、ギアポンプ２８８と共に、循環経路８０を通過させる十分な圧力を作り出して水を押し出す。図示の第２領域３０６は、ベンチュリ３０８であり、マニホールド２８０を出てリザーバ６４に戻る。第２領域３０６では、ベンチュリ３０８は、再循環経路３４２とオゾン発生器１２２から水を取り入れ、２つの流れをベンチュリ３０８で混ぜ合わせる。混ぜ合わされた水は、次に、最も右側のアパーチャ又はポート２９９に対応付けられた弁アッセンブリ１２６を通ってリザーバ６４に戻される。図１８は、下部マニホールド部２８４の上面が比較的平坦であり、上部マニホールドが下部マニホールドに対して定位置に保持しているシール３１０によって、流路が形成されていることも示している。これについては、後で更に詳しく説明する。
【００７２】
図１９及び図２０は、本発明のオゾン発生器に関する更に詳細な事項を提供している。オゾン発生器システム内の水の流路は、図１９に最も明瞭に示されている。図１９は、上部マニホールド部２８２の底表面３１２を示している。上部マニホールド２８２の底部側３１２は、タブ３１４、ねじ穴３１６、及び各種溝３１８を含んでいる。上部マニホールド２８２の全体的な形状は、本発明の装置のベースハウジング６２内に嵌るように、且つ下部マニホールド部２８４と正確に嵌り合うように構成されている。
【００７３】
先に説明したように、上部マニホールドには、取り付けタブ３１４が設けられている。取り付けタブは、マニホールドを装置のベースハウジング内側に取り付けるために使用される。図１９では、４つの取り付けタブ３１４が示されている。しかしながら、他の実施形態では、使用する取り付けタブの個数はこれより多かったり少なかったりである。図１９に示すように、上部マニホールド２８２には、複数のねじ穴３１６も設けられている。ねじ穴３１６は、上部マニホールド２８２を下部マニホールド２８４に取り付けるために使用される。ねじ穴３１６とねじ３１７に加え、上部及び下部マニホールドを取り付けるために他の手段を使用してもよい。他の手段としては、止め金構造やリベットなどが挙げられる。
【００７４】
上部マニホールド２８２の底表面３１２には、一連の溝３１８も設けられている。一方の溝３１８Ａは、上部マニホールドと下部マニホールドの間のシール３１０を受け入れるためのものであり、他方の溝３１８Ｂは、マニホールド２８０内に形成された循環経路８０の一部の物理的チャネルを形成している。最も外側の溝３１８Ａは、ハウジングシール３１０を受け入れるための溝である。ハウジングシール溝３１８Ａは、上部マニホールド２８２の底表面内の他の溝の概ね外側にある。ハウジングシール溝３１８Ａは、シール３１０との組み合わせで、全体として全ての水流チャネル周り及び上下マニホールドの間にシールを形成している。このシール３１０は、シール溝３１８Ａに嵌って上下マニホールドの間にクランプされた際には水密シールを構成するよう形成された、通常は、ゴム、プラスチック、又は同様の材料で作られている。水流チャネル及びポートについては後に詳しく説明する。ハウジングシール３１０は、ハウジングシール溝３１８Ａに入れられ、上部マニホールド２８２と下部マニホールド２８４の間に挟まれる。ハウジングシール３１０は、流体が循環経路及びマニホールドから漏れるのを防止する役目をする。ある実施形態では（図示していないが）、外側の溝は下部マニホールド（ハウジングシールの外側）に形成されている。この外側の溝は、（発生器から）ハウジングシールを通って漏れる水があれば、その水を蒸発媒体（後に説明）に向かわせる役目をしている。
【００７５】
上記のように、上部マニホールド２８２の底表面３１２には、マニホールド２８０により形成されている循環経路８０の一部を形成するチャネル３２０も設けられている。上部マニホールド底表面内の水流チャネル３１８Ｂは、容易に製造できるように概ねＵ字型の開放チャネルとなっている。使用時には、平坦な下部マニホールド２８４がこのＵ字型チャネル３１８Ｂを覆って、概ね長方形のチャネルを形成する。しかしながら、他の実施形態では、円筒形チャネルなど何れのチャネル断面形状であってもよい（上下マニホールドを結合して円筒形チャネルを形成する）。ある実施形態では、長方形チャネルは幅が０．０２インチで深さが０．０２インチである。
【００７６】
図２０は、上部マニホールド２８２の上面図を示している。上部マニホールド２８２には、取り付けタブ３１４とねじ穴３１６も形成されている。更に、リザーバ容器６４をマニホールド２８０に、そしてカートリッジ６６に接続するスタンドチューブ２９６、２９８、３２２、３２４、３２６、３２８も、図２０に示されている。上部マニホールド２８２の上面の最も左側の端部には、リザーバ６４からマニホールド２８０に水を流すポート２９７がある。その右隣のスタンドチューブ２９８は、マニホールド２８０からリザーバ容器６４に水が流れるようにしている。スタンドチューブは、汚れによりベンチュリ３０８が詰るのを防止するために、多孔質プラスチックスクリーン又は他のそのような装置も含んでいてもよい。
【００７７】
スタンドチューブとスタンドチューブの間には、ギアポンプハウジングエンクロージャ２９４の上面となっている楕円形の表面がある。上部マニホールドの右端には、４つのポート３３０、３３２、３３４、３３６がある。４つのポートは、カートリッジハウジング６６の底部の４つのアパーチャ１６４、１６６、１６８、１７０を受け入れるようになっている。図２０の上部ポート３３０は、水がマニホールド２８０を出てカートリッジハウジング６６内に配置されているＤＩ樹脂に流れるようにしている。ＤＩ樹脂ポート３３０の直ぐ下の第２のポート３３２は大きめである。この大きめのポート３３２は、水がＤＩ樹脂から流れ戻ってオゾン発生器１２２に入り、オゾン反応チャンバ即ちセル１５４に入ることができるようにしている。第３のポート３３４は、水がオゾン反応チャンバ即ちセル１５４から出て、脱鉛樹脂を入れた迷路に流れることができるようにしている。迷路及び脱鉛樹脂は、カートリッジハウジング６６の底部に配置されている。最下部即ち第４のポート３３６は、水がカートリッジハウジング６６内の脱鉛樹脂を出てマニホールド２８０に戻り、ベンチュリ３０８に向かうことができるようにしている。
【００７８】
マニホールドに入ってくる水は、図２０に示すように、リザーバ容器６４から出て弁チューブを通り、スタンドチューブ２９６に入り、更にギアポンプハウジング２９４の上流側の受け入れチャネルに入る。ギアポンピングの上流側は、ポート２９７に最も近い側であり、ここで水はリザーバ容器６４から流体回路に入る。図１９及び図２０に示すように、水は、上部マニホールドの底表面３１２の左側の発生器に入る。水は、ギアポンプハウジング２９４凹部に設けられたギアポンプ２８８により、マニホールド２８０内の、図１９で右に向けて送り出される。ギアポンプ２８８は、リザーバ容器６４（例えば、スプレイボトル又は水差し）から水を引き込み、ギアポンプハウジング２９４の凹部を通して、マニホールド２８０内の循環経路８０に沿って水を送り出す。ギアポンプ２８８は、オゾン発生器１２２の外側に配置されている。水は循環チャネルに沿って第１ジャンクション３４０（図１又は図９参照）に送り込まれる。
【００７９】
第１ジャンクション３４０では、チャネルは分岐して循環チャネル路３４２と、ＤＩ樹脂（ＤＩ水経路）３４４に向う第２の路とに分かれる。ＤＩ樹脂に向う水流チャネル３４４は、更に、行き止まり経路３４６に分岐し、この経路は、オゾン発生器のピストン３５０の上流側３４９に圧力を発生させる経路（システム起動経路）であるが、これについてはここで少し詳しく触れ、後で更に詳細に説明する。ピストン３５０に掛る圧力は、ダイアフラム／アノード・ポスト・アッセンブリを作動させる役目をする。ダイアフラム／アノード・ポスト・アッセンブリが作動すると、オゾン発生セル及びサイクルが起動する（システムが起動する）。ＤＩ樹脂チャンバに向かって流れる第２経路チャネル３４４は、行き止まり経路チャネル３４６にも流れ、ピストン３５０を作動させる。ＤＩ樹脂チャンバに流れる水は、マニホールド２８０を出てアパーチャ３３０を通って上向きに流れ、ピストンを加圧して作動させるために使用された水は、オゾン発生器１２２へと下向きに流れる。
【００８０】
図２０に示すように、ＤＩ樹脂に向かって流れる水は、上部マニホールドの上表面３３０のポートを出て、（上記の）カートリッジハウジング６６に収納されているＤＩ樹脂チャンバ１８２に入る。水は、水道水内のイオンによるセルの「被毒」を防止するため、オゾン発生セルに入る前に消イオン処理される。リザーバ容器６４で消イオン処理水を使用すると、ＤＩ樹脂の必要性はなくなる。ＤＩ樹脂を通って循環した後、消イオン水はオゾン発生器１２２に入る。消イオン水は、大きめのポート３３２（図２０に図示）を通過してオゾン発生器に入る。消イオン水は、次にオゾンセル１５４に入りこれを通過する。オゾンセル１５４内で、消イオン水はオゾン処理される。アノード３５６及び、おそらくはオゾンセル１５４の他の構成要素は、二酸化鉛によりメッキされている可能性がある。二酸化鉛には、オゾンガスを発生させる電気化学反応を強める働きがある。
【００８１】
オゾン処理された水は、この時点でＨ、Ｏ3、Ｏ2、及びＨ2Ｏの混合物である。オゾン処理された混合物は、次にオゾン発生器１２２を出て、カートリッジハウジング６６に再度流入する。オゾンセル１５４を出て行く水は、（先に述べたように）脱鉛媒体を通り、オゾン処理水内に存在するかもしれない微量の鉛が除去される。オゾン処理水は、脱鉛樹脂が充填された迷路を循環し、オゾン発生器１２２に再度流入する。脱鉛迷路を出て行くオゾン処理水は、最下ポート３３６（図２０に図示）を通ってオゾン発生器に再度流入する。
【００８２】
オゾン処理水は、次に上部マニホールド２８２の底表面に形成されたチャネル３５２に沿って流れ、ベンチュリ３０８に到る。ベンチュリ３０８では、オゾン処理水は再循環ライン３４２内を流れる水と混ぜ合わされる。オゾン処理水と再循環水の混合物は、次に出口チャネル３５４に流れ込む。出口チャネル３５４から、オゾン処理混合物は、（先に述べたように）スタンドチューブ２９８と弁アッセンブリを通ってマニホールド２８０を出て、リザーバ容器６４に入る。通常は、例えば、再循環流は３００ｍｌ／分で流れ、ＤＩ樹脂及びオゾン発生器を通過する流れは２０ｍｌ／分で流れる。他の実施形態では、流量は変化する（例えば、再循環流は２００−４００ｍｌ／分）。
【００８３】
ベンチュリ３０８は、以下の手段を介して、即ち、オゾンと水との接触時間を増やす乱流領域を作り出すことにより、及び、オゾンの泡をより小さな泡に剪断して水中のオゾンの全体的表面積を増やすことにより、水中へのオゾンの溶解が促進されるのを助ける。ベンチュリ設計のジオメトリは、ベンチュリで生じる圧力損失に影響する。ある実施形態では、ベンチュリ入口角度は２０°で、出口角度は７°である。製造を容易にするため、本発明のベンチュリは長方形のチャネル３１８Ｂで形成されている（上部マニホールド底表面のＵ字型チャネルを平坦な下部マニホールド表面で覆って長方形チャネルを形成する）。他の実施形態では、円筒形チャネルを使用できる（上部及び下部マニホールド表面で形成される）。ある実施形態では、長方形チャネルは０．０２０インチｘ０．０２０インチである。ベンチュリチャネルのジオメトリ（チャネルは交差部に向かって狭くなる）は、狭くなっていくチャネルを通過するにつれて、通常はその中の水の速度が上がる（速度＝流量／面積）。加速された水は、基本的には、交差部でぶつかり、これによりベンチュリに入る２つの流れの混合を促進する。合成された混合流は第３のチャネルに入る。第３のチャネルは、直径が大きくなっていて流れの速度を下げるのを助けている。
【００８４】
ベンチュリ３０８は、水の再循環経路内へのオゾンの混入を助けることにより、水のオゾン処理に役立っており、混合装置又は手段でもことは足りるが、同程度に効果的とはいえないであろう。実際に、本発明は、ベンチュリ３０８又は何らかの型式の混合手段がなくても有効である。他の型式の混合手段としては、集束流路（鋭角、鈍角、直角の何れでもよい）、多孔質スクリーン、機械的ミキサー、或いは、オゾン処理水を未処理水流に流し込み２つの流れを混合させる他の型式の構造又はシステムが挙げられる。
【００８５】
ギアポンプ２８８は、水を、リザーバ容器６４から流体回路内に引き込む。水の大部分は、再循環経路３４２に流入しベンチュリ３０８に向う。水のバランスは、ＤＩ経路３４４に流入してＤＩ樹脂に向う。ＤＩ経路に流れ込む水は、システム作動経路３４８を形成する行き止まり経路３４６にも流入する。システム作動経路は、ピストン３５０の上流側に入って行き止まりになっている。システム作動経路３４８に流入する水は、２０−３０ｐｓｉの圧力をピストン３５０の上流側に対して発生させ、これによりピストンを前方に動かす。前方に移動することにより、ピストンはダイアフラム／アノード・ポスト・アッセンブリが、アノード３５６を移動させてプロトン交換膜３５８と接触させ、これによりオゾン発生器を起動させる。ＤＩ樹脂に流入する水は、ＤＩ樹脂を通って循環し、その後オゾン発生セル１５４に入る。オゾン処理された水は、カートリッジハウジングに再度入り、カートリッジハウジング６６の底部の脱鉛迷路を通過する。オゾン処理され脱鉛された水は、流体回路に再度入り、ベンチュリ３０８に流れる。再循環経路３４２及びオゾン処理水経路３５２は、ベンチュリ交差部３０９で混ぜ合わされて合流する。オゾン処理された混合物は、次に復帰経路３５４に入り。リザーバ容器に流入する。
【００８６】
図２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂでは、水に供給するオゾンの源を提供するオゾン発生器１２２を示している。オゾン発生器１２２は、通常は、オゾンセル１５４とハウジング３６６、オゾンセルを作動させる機構、及びオゾンセルを通過するように水を送る流路を含んでいる。オゾンセル１５４については、２００１年１月１０日出願の米国特許出願第６０／２６１，１０１号に記載されており、本願にも既に参考文献として援用している。オゾン発生器１２２については以下でも説明する。
【００８７】
オゾン発生器１２２は、３つの開口部を有するハウジング３６６を含んでいる。１つの開口部３６０は、ピストン３５０に圧力を加えてオゾンセル１５４を作動させるための行き止まりチャネル３４６を形成している。別の開口部３６２は、ＤＩチャンバから流れてきた水が、オゾンセルに入り、オゾンを発生させる反応を助け水をオゾン処理できるようにする。第３の開口部３６４は、オゾン処理の間に水中に移動したかもしれない鉛を除去する脱鉛チャンバにつながっている。ハウジング３６６は、更に、第１の直径を有するシリンダピストンチャンバ３６８、ピストンチャンバ３６８の端部に連なり且つこれに対して開口している第２直径を有する円筒形の保持チャンバ３７０（両者の間に環状ばねショルダを形成している）、保持チャンバ３７０に対して開口している第３の更に小さな直径を有しているダイアフラム凹部チャンバ３７２（保持壁３７６の端部に環状シール壁を形成している）を画定している。第４の、そして最小の円筒形アノード穴３７８は、ダイアフラム凹部チャンバ３７２から伸びている。これらチャンバは、それぞれ、共通の軸中心線を有している。
【００８８】
キャップ３８０は、ピストンチャンバ３６８の開放端にシール状態で取り付けられている。ロッド３８２は、相互接続されたチャンバの中心に沿って伸びるよう配置され、ピストンロッドとして働く。ピストンロッドの右端にはピストン３５０が固定されており、Ｏリング３８４のような手段で、ピストンチャンバ３６８の側壁とシール状態で係合している。ピストン（従ってロッド）の軸方向の移動は、一方の端では（下死点）キャップとの係合接触により、他方の端では（上死点）環状ばねショルダ３８８との係合により、規定される。バネ座金３９０が、ピストン３５０とばねショルダ３８８の間に配置され、ピストンをキャップ３８８に対して下死点位置に付勢している。ピストンの加圧側は、ピストンとキャップの間にある。上記の第１アパーチャ３６０は、水が加圧チャンバに流入し、ピストンを下死点（図２２Ａ）から上死点（図２２Ｂ）まで移動させることができるようにしている。ピストンが一旦、上死点まで移動すると、圧力を維持する目的以外にこの経路への流れは実質的に停止するので、これは行き止まりチャネル３４６である。圧力は、先に述べたように、ポンプ２８８で作り出される。
【００８９】
ダイアフラム３９２は、ロッドの長さ方向の中間点近くに配置されている。ダイアフラム３９２は、可撓性であり、全体的に円形状で、円周状のひだが１つある。ロッド３８２は、ダイアフラム３９２の中心を通って伸びており、ダイアフラムに固定且つシール状態に取り付けられている。ダイアフラム３９２は、ダイアフラム凹部チャンバ３７２内に配置され、ダイアフラム３９２の外周縁はリテイナー３９４により環状シール壁３７４に押し付けて保持されている。リテイナー３９４には、一箇所に、半径方向に形成された孔３９６が設けられており、ピストン３５０を通過する浸出物がハウジング３６６から蒸発媒体１５６に漏れ出るようになっている。
【００９０】
ピストン３５０が下死点から上死点に移動するにつれ、ダイアフラム３９２は伸び、円周状のひだ３９３は、リテイナーチャンバ３７０とダイアフラム凹部チャンバ３７２の間に気密且つ水密シール状態を維持しながら、ロッド３８２が拘束を受けずに移動できるよう伸張する。これにより、鉛で汚染されているかもしれない水が、システムから出て、脱鉛領域を通らずに循環経路に入ることを防止する。
【００９１】
ロッド３８２の端部にはアノード３５６（電極）が取り付けられている。アノード３５６は、円形で、直径はアノード穴３７８の内径に近い。しかしながら、ここではシール係合は必要ない。上記の第２アパーチャ１６６（カートリッジのＤＩチャンバ部分からの）は、ダイアフラム凹部チャンバ３７２内に向けて開くよう配置されており、水がオゾンセルに流れ込めるようにしている。
【００９２】
アノードポスト３８２は、ピストン３５０に圧入され、ピストン／ダイアフラム／アノードポスト／アノード・アッセンブリを形成している（ピストン３５０はセルの外側に向けられ、アノード３５６はセルの中心に隣接して配置される）。ピストンの下流側３５１は大気圧である。
【００９３】
カートリッジの脱鉛領域に入るポート３３４も、ダイアフラム凹部チャンバ３７２に向かって開き、オゾンが充填されるとオゾン処理水がそこを流れるようにしている。脱鉛ポート３３４は、オゾンセル１５４からの水の出口経路である。オゾンセル１５４の作用によって、酸素とオゾンがアノード３５６に隣接したチャンバ内に形成され、このチャンバが水で満たされると、オゾンは、水中に導入され、水で（ポンプ２２８が作り出す流れによって）出口ポート３３４まで掃気され、脱鉛チャンバに入る。水素は、カソード３９８に移動し、カソード３９８を越えて空中に消散する。
【００９４】
カソード３９８は、円筒形リテイナー４００でアノード穴３７８の端の定位置に保持される。カソード３９８は、アノード３５６に対し露出された表面に取り付けられている膜３５８（プロトン交換膜）を有している。ピストン３５０が上死点位置まで移動すると、アノード３５６は膜３５８に接する。アノードに取り付けられた金属スタンピング４０２によりアノードポストに電気接点が形成されるが、これは制御装置を介して電源装置に接続されている。カソード３９８に取り付けられた金属スタンピング４０４によりカソード３９８に電気接点が形成されるが（リテイナーとカソードの間に閉じ込められている）、これは制御装置を介して電源装置に接続されている。アノード３５６が膜３５８に接すると、制御装置は、オゾン生成を適切に開始するためにセルを付勢する。
【００９５】
先に述べたように、ギアポンプ２８８は、ピストン３５０の上流側３４９に水を流し、これによりピストンの上流側に対して圧力を生じさせる。ピストン３５０の上流側３４９に掛る圧力によって、ピストンとピストンに接続されたアノードポストアッセンブリは上死点に向かって移動する。ポストアッセンブリの端部に取り付けられたアノード３５６は、プロトン交換膜３５８に接するように押し込まれる。プロトン交換膜３５８は、カソード３９８に接続されている。アノードポストとアノードは、オゾン環境内での酸化を防止するため、チタニウムで形成されるのが望ましい。アノード３５６は、オゾンセル１５４の作用により発生したオゾンと酸素がアノード３５６を通過して流れることができるように、多孔質チタニウムを使って製作される。ダイアフラム３９２は、オゾン耐性材料（例えば、シリコンゴム）で製作される。ダイアフラム３９２は、セル内に圧力シールを形成する。ダイアフラムの上流（ピストン端）側では、作動時には圧力が２０−３０ｐｓｉまで上がる。ピストン３５０の下流側３５１（アノード端）では、圧力は常時大気圧に維持される。下流側３５１の圧力が大気圧のままなので、反応チャンバ１５４は常時（作動時及び非作動時）水が満たされ、発生セルを通過する水の速度は下がる。水は発生セルを圧力が加えられた場合よりも低速で通過するので、発生しているオゾンとの接触時間が長くなり、これによりオゾン処理がより効率的に進む。アノード３５６は、二酸化鉛を含むように電気メッキされている（二酸化鉛はオゾン発生セル内で触媒として使用される）。
【００９６】
アノード３５６がプロトン交換膜３５８に接すると、電気回路が完成し、オゾンセル１５４が（制御装置に従って）活性化し、オゾン生成を開始する。電極により形成された電流を通って水が流れると、水は、水素、酸素、及びオゾンガスに解離される。モーター２８６が切られ、ギアポンプ２８８が停止すると、ダイアフラム３９２に掛る圧力はゼロに低下する。このとき、ピストンばね３９０は、ピストン３５０とアノード３５６をそれらのデフォルト位置まで戻し、アノード３５６はプロトン交換膜３５８ともはや接しない状態になる。これで電気回路はもはや完成状態に無く、オゾン生成は停止する。
【００９７】
発生セルのカソード側では、プロトン交換膜３５８は、カソードにより、発生セルの内部壁に対してシールされている。負の電気スタンピング４０４により、カソード３９８に電気接続が形成される。負の電気スタンピング４０４は、発生セルの側から伸び、電源に接続されているアームを含んでいる。プロトン交換膜３５８、カソード３９８、及び負の電気スタンピング４０４は、カソードプラグリテイナー４００をねじ込むことにより、発生セルチャンバ１５４内に維持されている。
【００９８】
システムが起動されると、電流は負及び正の電気スタンピングからカソード３９８及びアノード３５６にそれぞれ流れる。カソード３９８及びプロトン交換膜３５８は、互いに接触しているので、電流はプロトン交換膜３５８に伝達される。アノード３５６とプロトン交換膜３５８が互いに接触すると（セルが活性化しているとき、図２２Ｂ参照）、電気回路が完成し、オゾンガスの生成が開始される。負のスタンピング４０４は、カソードプラグ４００がセルチャンバ１５４に確実に固定された状態となるのを助けるためのロックワッシャとしても機能する。
【００９９】
ピストン３５０のピストンばねの反対側に掛る水圧（上記のようにポンプにより発生する）は、ピストン／ダイアフラム／アノードポスト／アノード・アッセンブリユニットを、プロトン交換膜３５８（ＰＥＭ）上に底付きするまで付勢する。ある実施形態では、２０−３０ｐｓｉの圧力がピストン３５０の上流側３４９で発生し、ピストンを凡そ０．０７−０．０８インチ移動させＰＥＭに接触させる。ある実施形態では、ピストンばね３９０は、３巻きの波形ワッシャである。アノード３５６がＰＥＭに接触することにより電気回路が完成し、オゾンの電気化学的生成が開始される。下部マニホールド２８４のセルチャンバを通って移動する水は、オゾンガスを水流回路の他の部分に移送する（後で詳しく説明する）。
【０１００】
これも図２１Ｂに示されているが、モーター２８６は、下部マニホールド２８４の、オゾン発生器１２２に対して反対側の端部に接続される。モーター２８６は、ギアと協働しギアポンプを形成する。モーターシャフト４０６は、上向きに受け入れカラー４０８及びアパーチャ４１０の中に伸びている。アパーチャ４１０は、図２１Ａに示すように、ギアポンプハウジング２９４内に保持されているギアの内の一方３００の対応するアパーチャに、シャフト４０６が入るよう構成されている。モーターシャフト４０６は、ギア３００を回すよう作動する。第１ギア３００の歯は、第２の自由回転ギア３０２の歯と相互に噛み合い、前記第２ギア３０２も回転させる。図２１Ａは、ギアの噛み合いを示している。その結果、ギアポンプ２８８は少ない流量で圧力を発生させる。少ない流量のチャネル内で圧力を上昇させることが可能であれば、別のポンプアッセンブリを使用してもよい。シャフトシール４１２は、モーターシャフト４０６の周りで且つモーター２８６の上表面４１４と受け入れカラー４０８の内部表面の間に嵌る。シャフトシール４１２は、水がギアポンプハウジング２９４を出て上部マニホールド２８２に入り、受け入れカラー４０８に移動することを防止し、これによりこの領域からの漏れを防止する。
【０１０１】
本発明について、調理台上に置く装置として説明してきたが、ベースユニットを、洗濯機、衣類乾燥機、食器洗い機、冷蔵庫、キャビネット、又は流しなどの電気器具に内蔵することもできると考えられる。ベースユニットは、調理台に内蔵してもよいし、キャビネットの下方、又はカップボード内に永久的に取り付けてもよい。
【０１０２】
一般的には、この装置は、回路板とオゾン発生器を上部ハウジング部の下側に接続し、電源及び電源リード線をオゾン発生器（負及び正のスタンピング）とモーターの両方に接続し、下部ハウジング部を覆うように上部ハウジング部を配置することにより構成されている。上部及び下部ハウジング部分は、止め金式構造、熱板溶着、エポキシ、又は同様の手段を使って、互いに接続させることができる。次に、制御パネルが、上部ハウジング部の前方棚部分に固定される（制御パネルは回路板に作動的に接続される。）
制御パネルは、ユーザーが装置に関する望みの作動モードを選択するために押すボタンを含んでいる。制御パネルは、回路板に作動的にに接続されている。回路板は、装置のプロセスフローソフトウェア、フローのタイミング合わせ用のクロック、及び他の必要な制御命令を記憶するメモリを備えている。これらの特性は、当該技術では概ね周知であるが、ここで使用するのは独自の組合せ部品である。制御パネル、回路板、装置プロセスフローソフトウェアは、装置の構成要素に作動的に接続され、装置の動作を制御するよう機能する。
【０１０３】
スプレイボトル用途と、図２３に示す制御パネルに対応している第１の実施形態では、制御パネルは、以下のボタン及び発光ダイオード（ＬＥＤ）、即ち、フィルター状態ＬＥＤ、リセットボタン、始動／停止ボタン、パワーオン及び２分間タイマーＬＥＤ、及びオゾン処理水タイマーＬＥＤを備えている。ある実施形態では、フィルター状態ＬＥＤとオゾン処理水タイマーＬＥＤは、共に一色（フィルター状態は赤色で、オゾン処理水タイマーは緑色）で、パワーオンと２分間タイマーＬＥＤは二色（オレンジ色／緑色）である。別の実施形態ではＬＥＤに異なる色を使用している。
【０１０４】
図２４−図２８は、第１の実施形態のプロセスフローを示しており、図２３の制御パネルに対応している。第１の実施形態では、ユーザーは、最初に装置を電器コンセントに差し込み（又は、電池を含む必要な電源装置を提供し）、次に電源ボタンをオン位置に回すか又は切り替える（実施形態によっては、電源ボタン又はスイッチを備えておらず、代わりに、連続オン状態を維持するか、或いはリザーバが満水になるか又はベース部に置かれるなど、他の状況になると電力が入るようにするか、の何れかであってもよい）。次に、ユーザーはそれぞれのリザーバ容器（例えば、スプレイボトル又は水差し）を水で満たし、それをメインハウジングのベース部の凹部に置かねばならず、ユーザーは制御パネルボタン又はＬＥＤの色を見て装置の作動状態をチェックすることができる。これより図２４に移るが、電源ＬＥＤが緑色で点滅していれば、セルの電圧が高いか低いかの何れかであり、装置はユーザー入力に応答しないことを示しており、この場合、システムは修理のためメーカーに戻さねばならない。しかしながら、電源ＬＥＤがオレンジ色であれば、次のサイクル前にフィルターがセットされており装置は作動準備が完了していることを表している。
【０１０５】
装置を始動する際に、装置プロセスフローソフトウェアも、フィルターの状態をチェックする。フィルター使用が、事前に設定された累積使用回数限界（一般には時間単位で測定される）に達している場合には、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤの半分が赤に点灯する。ユーザーは、フィルターを交換し、リセットボタンを２秒間押し続けてフィルターをリセットするよう要求されることになる。フィルターを交換しフィルターをリセットすると、フィルター状態ＬＥＤは消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーはゼロにリセットされ、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされる。この時点で、電源ＬＥＤは、装置が作動準備完了状態にあることを示すオレンジ色となっているはずである。
【０１０６】
フィルター使用が、事前に設定された累積時間限界をある一定の事前に設定された量だけ超えた場合（Ｘ＋Ｙ時間）には、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤは全体が赤色に点灯する。例えば、フィルター事前設定累積時間限界が１０時間であるとすると、ユーザーは、この事前設定限界を２０％分（２時間）超過した場合にＸ＋Ｙアラームが起動するようにプログラムしてもよく、その場合には１２時間でアラームが起動する。フィルター状態ＬＥＤ全体が点灯すると、リセットボタンと始動ボタンの両方が不活動状態になる。ライトと使用タイマーをリセットする際には、ユーザーは、リセットボタンと始動／停止ボタンを同時に押す。リセットボタンだけを押したのでは、装置の作動には何ら影響がない。通常のオペレーションでは、ユーザーは、フィルターを交換し、リセットボタンを２秒間押し続けてフィルターをリセットする。フィルターを交換しフィルターをリセットすると、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤは消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーはゼロに戻り、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされることになる。この時点で、電源ＬＥＤは、装置が作動準備完了状態であることを示すオレンジ色となる。
【０１０７】
しかしながら、ユーザーは、リセットボタンと始動／停止ボタンを同時に押した後、単にリセットボタンを２秒間押し続けて（間にフィルターを交換する代わりに）、フィルターをリセットすることにより、フィルターを交換せずに装置を使い続けることもできる。フィルター状態ＬＥＤは、消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーはゼロにリセットされ、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされることになる。この時点で、電源ＬＥＤは、装置が作動準備を完了していることを示すオレンジ色となるはずである。
【０１０８】
電源ＬＥＤがオレンジ色でなければ、ユーザーは２つの内の何れかを行なうことができる。ユーザーは、始動ボタンを押して、装置が電源ＬＥＤの色に関係なく作動するかどうかを見るか、又はユーザーは、リセット＋始動ボタンを同時に押して、更にリセットボタンを２秒間押し続けるか、の何れかを行なうことができる。後者の場合、電源ＬＥＤは、装置が作動準備できていることを示すオレンジ色に点灯するはずである。
【０１０９】
電源ＬＥＤがオレンジ色であるか否かに関わらず、ユーザーが始動ボタンを押すと、装置は、装置プロセスフローソフトウェアプログラムからの命令に基づいて作動する。これら命令の開始は、図２５に見ることができる。始動ボタンが押されると、装置は準備フラッグがセットされたか否かを見るためチェックを行なう。準備フラグがセットされていれば、準備サイクルが起動され、準備サイクルの起動は制御パネルのボタンに標示される。準備フラグがセットされていなければ、装置はフィルター活動カウンタをチェックし、装置が最後に使用されてからＸ日を超過したかどうかを見る。最終使用日よりＸ日を超過していれば、準備サイクルが起動され、このような起動は制御パネルボタンに標示される。
【０１１０】
最終使用日からの又は準備サイクルが終了した後の日数がＸ日より少なければ、セルは始動し、ポンプが始動し、フィルター使用カウンタに２分間が加えられるが、これらは全て図２６に示している。この時点で、電源ＬＥＤは緑色である。２分後、ポンプは停止し、セルも停止し、活動カウンタがリセットされる。図２７では、装置は、フィルター使用が事前設定限界を超えているか否かを見るためにチェックを行なう。フィルター使用が事前設定限界を超えていれば、警告音が鳴ってフィルター状態ＬＥＤの半分が赤色に点灯し、フィルターの交換が必要であることを示す。フィルター使用が事前設定限界を超えていなければ、警告音が鳴り、装置はオゾン処理サイクルを開始する準備ができていることを示す。
【０１１１】
何れの場合（フィルター使用が事前設定使用限界を超えているか、又は超えていない）でも、この時点で、水はオゾン処理の準備ができており、オゾン処理サイクルタイマーが図２８に示すように始動する。サイクルタイマーが始動すると、電源ＬＥＤは消灯し、オゾン処理水タイマーＬＥＤは緑色に点灯する。１３分後、警告音が鳴り、オゾン処理水タイマーＬＥＤは緑色の点滅に変わる。更に２分後、警告音が鳴り、オゾン処理水タイマーＬＥＤは消え、オゾン処理サイクルが完了したことを示す。サイクルが完了すると、全制御論理設定は初期設定にリセットされる。この時点で、電源ＬＥＤはオレンジ色に点灯し、装置が次のオゾン処理サイクルを開始する準備ができたことを示す。リザーバ容器内の水は、この時点で使用できる状態にある。
【０１１２】
ユーザーが、始動ボタンを押した後、オゾン処理サイクルの開始前に停止ボタンを押した場合は、ポンプが停止し、セルが停止し、装置の活動カウンタはリセットされる。次に制御装置は、事前に設定されたフィルター使用限界を超えていないが否かを見るためにチェックを行なう。フィルター使用が事前設定限界を超えていれば、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤの半分が赤色に点灯し、フィルターの交換が必要である旨を標示する。フィルター使用が事前設定限界を超えていてもいなくても、次に電源ＬＥＤはオレンジ色に点灯し、装置は次のオゾン処理サイクルの開始準備ができていることを示す。このサイクルを図２５−図２７に示している。ユーザーが、オゾン処理サイクル中に始動／停止ボタンを押すと、装置は上に述べたようにオゾン処理プロセスの開始に戻る。
【０１１３】
図２４及び図２５は、ユーザーが、始動ボタンを単独で押す前に、リセット＋始動／停止ボタンを同時に少なくとも２秒間押した場合の効果を示している。具体的には、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤが消灯し、フィルター使用タイマーがリセットされ、フィルターは次のオゾン処理サイクルの準備にセットされ、電源ＬＥＤがオレンジ色に点灯する。図２５に示すように、ユーザーが、始動ボタンを単独で押した後、リセット＋始動／停止ボタンを同時に押しても、何も起きない。
【０１１４】
スプレイボトルと水差し両方の使用例、及び図２９の制御パネルに対応している第２の実施形態では、制御パネルは、以下のボタン及びＬＥＤ、即ち、フィルター状態ＬＥＤ、選択ボタン、始動／停止ボタン、スモール選択及び２分タイマーＬＥＤ、ラージ選択及び８分タイマーＬＥＤ、及びオゾン処理水タイマーＬＥＤを備えている。この実施形態では、フィルター状態ＬＥＤ及びオゾン処理水タイマーＬＥＤは単色（フィルター状態は赤色でオゾン処理水タイマーは緑色）であるが、スモール選択／２分タイマーＬＥＤとラージ選択／８分タイマーＬＥＤは、両方ともオレンジ／緑色の２色である。本発明の精神又は範囲を逸脱することなく、何れのＬＥＤについても別の色を使用することができる。
【０１１５】
図３０−図３４は、第２の実施形態のプロセスフローを示しており、図２９の制御パネルに対応している。第２の実施形態では、ユーザーは、最初に装置を標準１２０ボルトのＡＣ電源に差し込み電源スイッチを入れることにより、本発明の装置を作動させる。ユーザーは、各リザーバ容器（例えば、スプレイボトル又は水差し）を水で満たし、それをメインハウジングのベース部の凹部に置く。ユーザーは、制御パネルボタンとＬＥＤの色を見ることにより、装置の作動状態をチェックすることができる。スモール選択ＬＥＤとラージ選択ＬＥＤが、共に濃いオレンジ色であれば、セル電圧が高いか低いかの何れかであり、装置はユーザー入力に応答しないことを示しており、この場合、システムは修理のためメーカーに戻さなければならない。しかしながら、スモール選択ＬＥＤがオレンジ色であれば、次のサイクル前にフィルターがセットされており、装置は作動準備が完了していることを表している。
【０１１６】
スモール選択ＬＥＤがオレンジ色であれば、装置はスプレイボトルを用いて作動する準備が整っていることを示している。ユーザーが装置で水差しを使用したいのであれば、選択ボタンを押せばよい。選択ボタンを押すと、スモールＬＥＤは消えて、ラージ選択ＬＥＤがオレンジ色に点灯し、装置で水差しを使用する用意ができていることが示される。ユーザーは、単に選択ボタンを再度押すだけで、決定を変更しスプレイボトルを使用することもできる。
【０１１７】
装置を起動する際に、装置プロセスフローソフトウェアも、図３０に示すようにフィルターの状態をチェックする。フィルター使用が、事前に設定された累積時間限界（Ｘ時間）に達している場合には、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤの半分が赤に点灯する。ユーザーは、フィルターを交換し、選択ボタンを２秒間押し続けてフィルターをリセットするよう要求されることになる。フィルターを交換しリセットしたら、使用可能信号が鳴り、フィルター状態ＬＥＤは消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーはゼロにリセットされ、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされる。この時点で、スモールＬＥＤは、装置がスプレイボトルでの作動準備ができていることを示すオレンジ色となっているはずである。
【０１１８】
フィルター使用が、事前に設定された累積時間限界をある一定の事前に設定された量だけ超えた場合（Ｘ＋Ｙ時間）には、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤは全体が赤色に点灯する。フィルター状態ＬＥＤ全体が点灯すると、始動ボタンと選択ボタンの両方が不活動状態になる。ライトとタイマーをリセットする際には、ユーザーは選択ボタンと始動／停止ボタンを同時に押す。始動ボタンを押す前に選択ボタンだけを押すと、装置をスモールとラージ（スプレイボトルと水差し）タイミングサイクルの間で切り替えることになる。始動ボタンの後に選択ボタンを押しても、装置の作動には何ら影響がない。通常のオペレーションでは、ユーザーは、フィルターを交換し、選択ボタンを２秒間押し続けてフィルターをリセットする。フィルターを交換しフィルターをリセットすると、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤが消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーがゼロにリセットされ、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされることになる。この時点で、スモールＬＥＤはオレンジ色で、装置がスプレイボトルでの作動準備ができていることを示している。ラージＬＥＤが点灯しておれば、装置は水差しでの作動に備えていることの標示である。
【０１１９】
しかしながら、ユーザーは、選択ボタンと始動／停止ボタンの両方を同時に押した後、単に選択ボタンを２秒間押し続けて（間にフィルターを交換する代わりに）、フィルターをリセットすることにより、フィルターを交換せずに装置を使い続けることもできる。フィルター状態ＬＥＤは、消灯状態に戻り、フィルター使用タイマーはゼロにリセットされ、フィルターは次のオゾン処理プロセスの準備にセットされることになる。この時点で、スモールＬＥＤはオレンジ色で、装置がスプレイボトルでの作動準備ができていることを示している。ラージＬＥＤが点灯していれば、装置は水差しでの作動に備えていることの標示である。
【０１２０】
スモールＬＥＤがオレンジ色でなければ、ユーザーは２つの内の何れかを行なうことができる。ユーザーは、始動ボタンを押して、装置がスモールＬＥＤの色に関係なく作動するかどうかを見るか、又はユーザーは選択ボタン＋始動ボタンを同時に押して、更に選択ボタンを２秒間押し続けるか、の何れかを行なうことができる。後者の場合、スモールＬＥＤは、装置がスプレイボトルでの作動準備ができていることを示すオレンジ色に点灯するはずである。ラージＬＥＤが点灯している場合、装置は水差しでの作動に備えていることの標示である。
【０１２１】
スモール又はラージＬＥＤの何れが点灯しているか否かに関わらず、ユーザーが始動ボタンを押すと、装置は、装置プロセスフローソフトウェアプログラムからの命令に基づいて作動する。このプロセスの開始を図３１に示す。始動ボタンが押されると、装置は準備フラグがセットされたか否かを見るためチェックを行う。準備フラグがセットされていれば、準備サイクルが起動され、準備サイクルの起動が制御パネルボタン上に標示される。準備フラグがセットされていなければ、装置はフィルター活動カウンタをチェックし、装置が最後に使用されてからＸ日を超過しているか否かを見る。最終使用日よりＸ日を超過していれば、準備サイクルが起動され、このような起動は制御パネルボタン上に標示される。
【０１２２】
これより図３２に入るが、最終使用日より、又は準備サイクルが終了した後、Ｘ日が経過していない場合、セルが起動し、ポンプが起動し、フィルター使用カウンタには時間が加算される。スプレイボトル（スモールＬＥＤ）が選択されると、フィルター使用カウンタに２分が加えられる。水差し（ラージＬＥＤ）が選択されると、フィルター使用カウンタに８分が加えられる。この時点で、スモールＬＥＤ又はラージＬＥＤの何れかは、濃い緑色である。２分後又は８分後（スモール又はラージサイクルの何れを選択したかにより異なる）、ポンプは停止し、セルは停止し、活動カウンタはリセットされる。装置は、次いで図３３に示すように、フィルター使用が事前に設定された限界を超えているか否かを見るためにチェックする。フィルター使用が事前に設定された限界を超えていれば、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤの半分が赤色に点灯し、フィルターを交換する必要があることを示す。フィルター使用が事前に設定された限界を超えていなければ、警告音が鳴り、装置はオゾン処理サイクルの開始準備ができていることを示す。リザーバ容器内の水は、この時点で使用可能である。
【０１２３】
何れの場合でも（フィルター使用が事前設定使用限界を超えているか否かに関わらず）、この時点で、水はオゾン処理の準備ができており、オゾン処理サイクルタイマーが始動する。このプロセスを図３４に示す。サイクルタイマーが始動すると、サイクルサイズ（スモール又はラージ）ＬＥＤは消灯し、オゾン処理水タイマーＬＥＤは緑色に点灯する。１３分後、警告音が鳴り、オゾン処理水タイマーＬＥＤは緑色の点滅に変わる。更に２分後、警告音が鳴り、オゾン処理水タイマーＬＥＤが消灯し、オゾン処理サイクルが完了したことを示す。全制御論理設定はデフォルト状態に戻る。この時点で、最初に選択されたサイクルサイズＬＥＤ（スモール又はラージ）はオレンジ色に点灯し、装置は次のオゾン処理サイクルの開始準備ができていることを示す。。
【０１２４】
ユーザーが、始動ボタンを押した後、オゾン処理サイクルの開始前に停止ボタンを押した場合は、図３１及び図３２に示すように、ポンプは停止し、セルは停止し、装置の活動カウンタはリセットされる。次に、装置は、図３３において、事前に設定されたフィルター使用限界を超えたか否かを見るためにチェックを行う。フィルター使用が事前設定限界を超えていれば、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤの半分が赤色に点灯し、フィルターの交換が必要である旨を表示する。フィルター使用が事前設定限界を超えていてもいなくても、元々選択されたサイクルサイズＬＥＤ（スモール又はラージ）はオレンジ色に点灯し、装置は次のオゾン処理サイクルの開始準備ができていることを示す。ユーザーが、オゾン処理サイクル中に始動／停止ボタンを押すと、装置は上に述べたようにオゾン処理プロセスの開始に戻る。
【０１２５】
ユーザーが、始動ボタンを単独で押す前に、選択＋始動／停止ボタンを同時に少なくとも２秒間押すと、警告音が鳴り、フィルター状態ＬＥＤが消灯し、フィルター使用タイマーがリセットされ、フィルターは次のオゾン処理サイクルの準備にセットされ、スモールＬＥＤがオレンジ色に点灯する。このプロセスを図３０及び図３１に詳しく示している。ユーザーが、始動ボタンを単独で押した後、選択＋始動／停止ボタンを同時に押しても、何も起きない。
【０１２６】
ユーザーは、準備サイクルを実行する必要がある場合は、充填ボトル（通常はメーカーにより提供される）の中身を、装置メインハウジング後部のカートリッジハウジング凹部のポートに注ぎ込む。充填溶液はプロトン交換膜（ＰＥＭ）と陰極を濡らす。作動するためにはＰＥＭと陰極の両方が濡れていなければならない。装置は、最初に使い始める前、又は長期間使用せずその後に使用する場合には、準備がいる。
【０１２７】
スプレイボトル／水差しとシステムベース部とのインターフェース用の電気回路のある実施形態を、図３５に示す。回路は、１２０ボルト６０Ｈｚ標準壁面コンセントで電力供給される１２ボルト４アンペア電源装置により駆動される。システムは、中国のデューラブル・メタル社により製造されているＰＩＣ１６ＣＥ６２５マイクロコントローラのような、マイクロコントローラにより制御される。無論、別の実施形態では異なるマイクロコントローラ又はマイクロプロセッサを使用することもできる。全１３本のＩ／Ｏ回線は、各種周辺機器機能を制御するために使用される。セルの電流制御は、セルに送られる電流の値を正確に制御するサーボ型設計であってもよい。この機能は、マイクロコントローラの電圧基準（Ｖｒｅｆ）機能を介して制御される。これにより、電流を１００ｍＡステップで１６の個別ステップにすることができる。セル電圧モニターは、セル電圧が直流５ボルトを超えた場合又は直流１．８ボルトより下がった場合には、論理レベル回線を通してマイクロコントローラに報告する。モーター駆動装置は、モータのスイッチを入れたり切ったりするＭＯＳＦＥＴのような論理レベル制御型トランジスタで構成されている。始動／停止スイッチは、押すとグラウンドまで引いて中断するだけのスイッチである。装置の現下の作動状態次第で、始動／停止スイッチが押されることに応答して適切な措置が取られる。選択スイッチは、始動／停止スイッチと同じように機能するが、ボトルの選択に使用される。フィルター状態ＬＥＤは、システムフィルターの使用寿命の有効期限が過ぎると、その旨を知らせるために使用される標準超明赤色ＬＥＤである。水差しＬＥＤは、水差しが現在選択されているボトルであることを示すために使用される。スプレイＬＥＤは、スプレイボトルが現在選択されているボトルであることを示すために使用される。ピエゾブザーは、マイクロコントローラからのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号により駆動される標準ブザーである。ブザーは、装置機能で、様々な位置に到達したこと又は完了したことを消費者に知らせるために使用される。水ＬＥＤは、オゾン処理水を使用できる時間があとどのくらい残っているかを知らせるために使用される。システムテストスイッチを押し続けると、パワーアップし、システムはＬＥＤとスイッチ類をテストできる状態になる。
【０１２８】
要約すれば、２つの実施形態（スプレイボトル、及び水差し／スプレイボトル）では、共に、少なくとも以下のカウンタ及び／又はタイマー、即ち、フィルターの全体累積使用時間を追跡し続けるためのフィルター使用カウンタ、フィルターの最終使用時からの経過時間を追跡し続けるための活動カウンタ、及びプロセスサイクルのタイミング合わせを行う活動タイマーがある。
【０１２９】
本発明では、別の実施形態も考えている。ある別の実施形態では、システムには消イオン処理手段は何ら含まれていない。代わりに、水道水を前処理するためのＤＩ手段を備えているのではなく、消イオン水又は蒸留水を入手して、リザーバ容器に注ぎ、オゾン発生器に直接送り出すようにしている。水は、次いでオゾン処理され脱鉛手段を通過する。
【０１３０】
更に別の実施形態では、装置はポンプ又はベンチュリを備えていない。オゾンは、発生セルから泡となって上昇し疎水性の膜を通ってリザーバに入る。このような実施形態にはポンプが存在しないので、オゾンセルを活性化するためにカム／レバー装置のような作動手段を利用する。リザーバ容器内の水は、所定時間後にオゾン処理され、オゾン発生器は切られる。このようなシステムでは、システムは、水圧形成により作動するのではなく機械的に作動するので、ピストンは必要ない。
【０１３１】
又別の実施形態では、システムは、オゾン発生器を通して水を引くためのポンプと、オゾンセルを活性化するための別体の装置の両方を含んでいる。このようなシステムでは、ピストンアッセンブリは一切不要である。代わりに、オゾンセルを活性化させる別体の装置が含まれている。このような装置は、通常は本質的に機械的である。しかしながら、非機械的で、ピストンアッセンブリも組み込んでいない、オゾンセルを活性化させるための別の装置でも、システムポンプと協働するのであれば、概ね受け入れられる。
【０１３２】
ここに述べる流体回路内で水をオゾン処理するのに、本発明の装置では如何なるオゾン発生器でも使用することができる。他の適したオゾン発生器は、オゾンを発生させるためにコロナ放電及び紫外線手段を組み込んでいる。しかしながら、上記のオゾン発生方法の方が、他のオゾン発生方法よりもオゾン対酸素の重量パーセントが一般に高く（凡そ５−１０％）必要なエネルギーも少なくて済むことから、好ましい。
【０１３３】
以上、本実施形態を、水のオゾンによる改質に関して説明してきたが、酢など他の液体媒体も同様に改質して酸化特性を高めた液体媒体を製造することもできる。別の考えられる用途としては、酢酸から過酢酸への改質など、酸から過酸への改質が挙げられる。選択された液体媒体の特性次第で、酸化特性を増強する反応セル装置は、しかるべく変更しなければならない場合もしなくてもよい場合もある。
【０１３４】
本発明の装置は、安価で設置が簡易な（即ち、給水の配管や中断を要しない）オゾン処理水システムを提供する。本発明の装置は、容易に移動、持ち運び可能で、複数の場所で使用できるオゾン処理水を生成する。本発明の装置は、スプレイボトルや水差しなど、直ぐに使用できる容器内で水をオゾン処理することができ、これによりオゾン処理水の全体的洗浄効果を高める。
【０１３５】
本発明は、電気触媒を含む材料の劣化又は効率損失に悩まされることなく、周期的で、非定常状態の、又は非連続運転を支援する電気化学装置及び方法を提供する。本装置及び方法では、オペレータは、正電極と負電極にまたがる電位、別名セル電圧が、セルに継続的に印加されていることを確認するために注意を払う必要はない。本装置と方法は、各種作動及び待機期間及び周波数で、「オン／オフ」サイクルを膨大な回数繰り返すことを支援している。
【０１３６】
電気化学装置の基本構造ユニットは電気化学セルである。従って、電気化学装置は、単一の電気化学セル又は複数の電気化学セルで構成することができ、それらを積み重ね又は直列の二極式フィルタープレス構造としても、直列に積層し単極形態に電気的に接続しても、何れでもよい。電気化学セルの構造要素は、イオン導電性電解質により、カソード即ち陰極から隔てられたアノード即ち正電極で構成されている。電解質が液体である場合、微小多孔性セパレータをアノードとカソードの間に配置してもよい。正電極及び負電極は、互いに離間して保持され、電解質と共に、識別された要素の支援と収納を提供する壁を有する容器内に納められている。容器には、反応体の供給と、容器の陽極領域並びに容器の陰極領域の両方からの生成物の取り出しに関係する複数の入出力ポートもある。
【０１３７】
陽極電極と陰極電極は、適した電気触媒層で覆われた基板材料で構成されてよい。しかしながら、基板材料は、電気触媒自体として機能してもよい。多くの電気化学プロセスにおいて、電気伝導性の陽極及び陰極電極基板は、液体又は気体の反応体が電気触媒／電解質インターフェースに対してアクセスできるように、又は液体又は気体の生成物を電気触媒／電解質インターフェースから取り出せるように、多孔質であるのが最も適している。
【０１３８】
高正電極電位、攻撃的電解質（濃縮水溶性鉱酸及び鉱塩基）、及び高酸化環境（オゾン放出）に耐えることができる適した陽極電極基板としては、多孔質チタニウム、多孔質チタニウム亜酸化物（「ＥＢＯＮＥＸ」商標の下でアルトラベルダ社により製造されているものなど）、多孔質タンタル、多孔質ハフニウム、多孔質ニオビウム、多孔質ジルコニウム、及びそれらの組合せが挙げられる。多孔質陽極基板は、焼結パウダー又は圧縮して焼結した粒子、又は単に圧縮しただけの配向不揃い繊維、織布又は不織布又はメッシュ、スクリーン、フェルト材料、多孔金属シート、又は微細エッチング穴あき金属シートなどの形態であってもよい。電気化学的オゾン放出の場合、適した陽極電気触媒層として、α−鉛、β−二酸化鉛、ホウ素ドープダイヤモンド、白金−タングステン合金または混合物、グラスカーボン、フッ化グラファイト、及び白金が挙げられる。
【０１３９】
適した陰極電極基板としては、ステンレス鋼（特に３０４ステンレス鋼及び３１６ステンレス鋼）、ニッケル、ニッケル−クロム合金、銅、チタニウム、チタニウム亜酸化物、タンタル、ハフニウム、ニオビウム、及びジルコニウムが挙げられる。これら陰極基板もまた、陰極電気触媒／電解質インターフェースに対する液体又は気体の反応体の供給、又は陰極電気触媒／電解質インターフェースからの液体又は気体の生成物の取り出しができるように、多孔質であるのがよい。適した多孔質陰極基板としては、焼結パウダー又は圧縮して焼結した粒子、又は単に圧縮しただけの配向不揃いな繊維、織布又は不織布又はメッシュ、スクリーン、フェルト、多孔金属シート、微細エッチング穴あき金属シートなどが挙げられる。電気化学的オゾン放出の場合、最も適した陰極電極基板は、多孔質ステンレス鋼材料から作ることができる。好ましい陰極電気触媒層としては、白金、パラジウム、ニッケル、熱分解カーボン支持のコバルトフタロシアニン、グラファイト又はカーボン材料、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム／イリジウム酸化物、ルテニウム／イリジウム／チタニウム酸化物が挙げられる。
【０１４０】
代わりに、陰極は、例えば、疎水性ガス拡散層上に支持されたポリテトラフルオロエチレン結合の半疎水性触媒層を備えガス拡散陰極でもよい。本発明のある実施形態では、触媒層はプロトン交換ポリマー、ポリテトラフルオロエチレンポリマー、及び電気触媒から構成される。ガス拡散層は、細粒カーボンパウダーで作った焼結塊とポリテトラフルオロエチレン乳剤を含浸したカーボン布又はカーボン紙繊維を有している。上記及び他のガス拡散陰極は、特に開放陰極に関して、陰極の空気減極に適している。
【０１４１】
電気化学セルに特に有用である電解質は、鉱酸水溶液、塩基水溶液、塩水、塩と酸又は塩基の何れかを組合わせた水溶液から成る。電解質セル内でオゾンを電気化学的に生成するには、水と中に溶解したフルオロアニオンの酸又は塩から成る電解質を使用するのが特に有効である。フルオロアニオンの電解質は、オゾン産出を高めることができる。フルオロアニオン、及び特にヘキサフルオロアニオンが特に好ましい。
【０１４２】
本発明によれば、使用に適した電解質の特定のクラスは、スルホネート基、カルボキシレート基、ホスホネート基、イミド基、スルホンイミド基、スルホンアミド基から成るグループから選択されるのが望ましいカチオン交換基を有するポリマーを含む、任意数のイオン交換ポリマーである。カチオン交換基が導入されているトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、スチレンジビニルベンゼン、α−、β1−及びβ2−トリフルオロスチレンなどのポリマー及びコポリマーを含め、既知の各種カチオン交換ポリマーを使用することができる。本発明により使用されるポリマー電解質は、スルホネートイオン交換基を有する高度にフッ化されたイオン交換ポリマーであるのが望ましい。「高度にフッ化された」とはポリマー内の１価原子の総数の少なくとも９０％がフッ素原子であることを意味する。ポリマーは、過フッ化スルホン酸であるのが最も好ましい。過フッ化カチオン交換ポリマーをベースとする固体ポリマー電解質は、電気化学オゾン放出に最も適している。これは、溶解イオン種又は浮遊無機物又は有機物の無い水だけを、電気化学セルに加える必要があるからである。これにより、攻撃性電解質による電気化学セル成分の劣化、及び放出気体オゾン中の液体電解質の巻込みを回避することができる。
【０１４３】
カチオン交換ポリマーをベースとした水溶性電解質又は固体ポリマー電解質を使ったオゾンの電気化学的放出に、特に適した陽極電極基板及び陽極電気触媒は、β−二酸化鉛の層で被膜された多孔質チタニウムである。多孔質チタニウム基板へのβ−二酸化鉛層の接着を強化するには、多孔質チタニウム基板は、適切に洗浄して化学的にエッチングし、次いで、β−二酸化鉛電解質層の電着の直前に、多孔質チタニウム基板上に金属白金の薄層を堆積させるか又はフラッシュコーティングするのが適している。しかしながら、発明者が行った実験作業では、多孔質チタニウム基板の性質は、過フルオロスルホン酸のようなカチオン交換ポリマー膜をベースとする固体ポリマー電解質を電解質として使用した場合は、電気化学的オゾン発生効率及びオゾン放出に関する電気化学セルの寿命に大きく影響することが分かっている。
【０１４４】
本発明は、１つ又は複数の電極を電解質に接触するように位置決めするための手段と、１つ又は複数の電極を引っ込めて電解質との接触を解除するための手段を提供する。単一のセル装置では、可動電極は唯一つ、即ち位置決め可能で引き込み可能な電極１つと、固定電極１つを有するのが望ましい。
【０１４５】
位置決めするための手段と引き込みのための手段は、同じ装置でも、異なる装置でもよい。位置決め／引き込みのための手段は、例えば第１電極と第２電極の間に１ボルト未満の電圧が印加されている場合、時間切れの場合、オゾン濃度が設定されたオゾン濃度を超えた場合、接触圧力が５ｐｓｉｇ未満の場合、及びそれらの組み合わせ、のような所与の作動停止条件になると引き込まれるように設計されているのが望ましい。代わりに、位置決め／引き込みのための手段は、例えば第１電極と第２電極の間に１ボルトを超える電圧が印加されている場合、時間切れの場合、オゾン濃度が設定されたオゾン濃度を下回っている場合、接触圧が５ｐｓｉｇを超えた場合、及びそれらの組み合わせ、のような所与の生成条件になると、１つ又は複数の電極を電解質と接触させるように設計してもよい。
【０１４６】
二酸化鉛陽極電解質を使用する場合、電位がオフの間は、二酸化鉛が電解質の酸環境と接触しないようにすることが非常に重要である。具体的には、アノードは、印加電位を落とす前に引き込まねばならず、アノードが電解質に接触する前に適した電位を印加せねばならない。なお、印加された電位は「オン」にしたままでよく、その場合アノードの接触及び引き込みは、電流を「オン」又は「オフ」にするスイッチとして作用する。
【０１４７】
位置決めのための手段と引き込みのための手段は、能動式でも、受動式でも、能動式と受動式の組み合わせでもよいが、引き込みのための手段は受動式で、位置決めのための手段は能動式であるのが望ましい。ここで使用する「能動式」という用語は、外力（電気的、水圧的、空圧的、圧電的）を連続して印加することが、装置の状態又は位置を維持するために必要であることを意味している。例えば、電気的ソレノイドは、電力がソレノイドに対して維持されている間のみ、ソレノイドに接続されたプッシュロッドが、所望の状態に付されるので、電気ソレノイドは能動装置である。ここで使用する「受動式」という用語は、外力による作用を受けない限り、装置の状態又は位置が維持されることを意味している。例えば、波形ばね又はコイルばねは、ばねが反対の外力に負けない限り、ばねに接続されたプッシュロッドが、所望の状態に付されるので、受動装置である。ここで使用する「フェイルセーフ」という用語は、電力喪失のような特定の故障の際に装置が採る状態又は位置に言及するものである。
【０１４８】
本発明のある好適な実施形態では、引き込みのための手段は受動式である。受動式の引き込みは、作動電極を引き込み状態又は位置に向けて付勢し、作動力を解除すると自動的に引き込みが起きるようにする機械的保存エネルギー装置を提供することにより実現されている。機械的保存エネルギー装置は、ばね、加圧流体容器、錘、及びそれらの組み合わせであってもよい。このように、電気化学装置が故障又は作動停止すると、電極が引き込まれる。
【０１４９】
１つ又は複数の電極を位置決めし、引き込むのは、一般的にはガイド部材により制御される真反対の移動であるが、１つ又は複数の電極は、数多くの経路の何れに追従してもよい。好適な経路は、１つ又は複数の電極の並進運動だけを許容するガイド部材を有する直線経路であるが、１つ又は複数の電極のヒンジ式の移動だけを許容するガイド部材を有する弧状経路を使用することもできる。経路の正確な方向、又は関係するガイド部材の型式とは関係なく、セルの全体的活動領域の作動を維持するように、即ち電極とＰＥＭとの全面接触を維持し反対電極の活動領域に概ね対向するように、１つ又は複数の電極を位置決めすることが重要である。
【０１５０】
ガイド部材は、プッシュロッドを案内するもの、及び電極自体を案内するものを含め、各種形態を取ることができる。更に、ガイドは、電極又はプッシュロッドを貫通して又はその周囲に配置してもよく、或いは位置決め手段との剛体接続だけで構成してもよい。電極とＰＥＭを整列させることに加えて、ガイド部材は、ＰＥＭの面に対する電極の回転移動及び横方向移動を制限するのが望ましい。回転及び横方向移動は、ＰＥＭ又は電気触媒に対する電位的物理的損害のためだけではなく、１つの作動サイクルから次の作動サイクルへ電気触媒とＰＥＭを一貫性を持って再整列させることにより、電気触媒とＰＥＭが常時加圧されている従来のセルでのように、電気触媒とＰＥＭの表面におけるあらゆる物理的変動が互いに一致するようになるので、望ましくない。１つの作動サイクルから次の作動サイクルへの、電気触媒により被膜された基板とＰＥＭとの一貫した再整列は、本発明によれば好ましい。
【０１５１】
本発明の電気化学装置に使用される電解質は、液体電解質、又はＰＥＭのような固体電解質（他の言い方をすればイオン交換膜）の何れであってもよい。液体電解質は処理水と別に維持せねばならないので、イオン交換膜が好ましい。電気化学セルは電極が膜と接触するだけで機能するが、電極の内の１つで膜を支承するのが望ましい。この支承は、電極の１つに対して膜を静止するように固定すること、又は膜を電極の１つに直接接合又は鋳込むことが含まれる。適した接合手順の一例としては、過フッ素化スルホン酸ポリマー膜を３００ｐｓｉの圧力下で、好ましくは約９０秒間、約１６０℃まで加熱することが挙げられる。二酸化鉛陽極電気触媒を使用する場合、イオン交換膜は陰極に固定される。
【０１５２】
本発明の説明及び図面の多くは単一セルに言及しているが、本発明は、セルの積層及びセルの並列配置の両方を含む、多数のセル配列を包含している。なお、積層及び並列配置は両方とも、電子伝導体及び絶縁体の配列により、並列又は直列回路の何れかで電気的に連結される。しかしながら、複数のセルを並列配列にした構造としては、同一面上に複数のセルがある場合と、２つ又はそれ以上の平行面内に複数のセルがある場合と、曲線表面に沿って複数のセルがある場合が挙げられる。
【０１５３】
電解質セルは、どの様な濃度のガスでも発生させることができるが、好ましいガス濃度は、酸素中のオゾン重量で約１％から約１８％の間である。オゾン生成用の完全受動式電解質セルは、使用時点での水処理のような小規模の使用時点用途に、或いは殺菌、消毒、浄化、洗浄用などのオゾンを必要とする装備に内蔵するのに、最も適している。可動部品の個数を制限することにより、装置の初期コストを抑え、装置の故障及び保守要件の可能性を低減することができる。
【０１５４】
図３６は、アノードが水圧で作動する別の電気化学装置１３００の概略側面図であり、駆動流体は処理水でも別の流体でもよい。アノード１２００は、反対側の端部にピストン１３２０を有するプッシュロッド４８００に連結されている。ピストン１３２０は、ピストンヘッド空間１３４０に流入する流体により作動し、復帰ばね１３６０を圧縮してアノードがＰＥＭ１６００と圧縮接触するように位置決めする。装置は、通路１４００に入り、生成された気体と共に通路１４２０を通って出て行く処理水を駆動流体から隔離して維持するために、プッシュロッド４８００の周りに取り付けられた随意のダイアフラム１３８０を有している。
【０１５５】
カソード１８００は、カソードに固定されたＰＥＭ１６００で静止している。明らかなように、カソードの周囲にはカソードチャンバ又はリザーバがなく、カソードは空気に露出しているので「ドライ」であるということができる。開放型又は露出型カソードは、空気減極、並びに電気浸透性水及び生成水両方の蒸発処理に適している。従って、カソードへの水の直接供給は無い。
【０１５６】
図３７は、処理水リザーバ１５２０と、処理水１５３０を電気化学セル（アノード基盤１２００、ＰＥＭ１６００、カソード基板１８００）並びに一体型水圧アクチュエータに送り出すポンプ１５４０を有する別の電気化学装置１５００の概略側面図である。水圧アクチュエータは、ピストン１３２０が処理水１５３で駆動される点を除けば図３６のものと同様である。本装置には、とりわけ、微粒子、溶解有機化合物、及び重金属類（オゾン分解触媒としても働く）を除去するためのフィルター１５４０、望ましくはカーボンフィルターと、フロー制御装置１５６０（フロー制限オリフィスなど）と、溶解イオンを処理水１５３０から除去するための消イオン処理樹脂ベッド１５８０と、鉛除去装置１６００（鉛イオン及び微粒子又はコロイド鉛種を結合又は吸収することが知られているゼオライト、アルミナ、シリカ、又は他の材料の塔など）と、ベンチュリ１６２０と、背圧制御オリフィス１６４０も設けられている。なお、フィルター１５４０、フロー制御装置１５６０、及び消イオン処理樹脂ベッド１５８０の順序は限定されない。
【０１５７】
作動時、リザーバ１５２０からの水１５３０は、リザーバ排出導管１６５０を通りポンプ１５４０の入口に供給される。ポンプ排出導管１６６０は、ピストン駆動流体チャンバ１３４０に送り込まれるか、又はベンチュリ１６２０と背圧制御オリフィス１６４０を通りリザーバ１５２０に戻る、高圧水を供給する。高圧処理水は、図３６でのように、ピストンを作動させるが、次いで処理水は、アノードチャンバへの途中で、カーボンフィルター、フロー制御装置、及び消イオン処理樹脂ベッドを通過する。消イオン処理水は、アノード１２００における電気分解を支援すると共に、ＰＥＭ１６００を通ってカソード１８００に到るプロトンの導電性も支援する。カソード１８００に到る電気浸透水は、リサイクルしても、廃棄（即ち、排水溝に放出されるか、蒸発させる）してもよい。しかしながら、アノードで使用されない水はオゾン処理され、その水はオゾン／酸素ガス流と共に排出導管１６７０を通って脱出し、鉛除去装置１６００を通過する。鉛除去装置１６００の下流では、オゾン処理水及びオゾン／酸素ガス流がベンチュリ内へと引き込まれ、リザーバ１５２０に戻り、そこのオゾン濃度が高くなる。
【０１５８】
図３７の装置１５００のような電気化学装置の起動は、色々なやり方で行なわれるが、この起動は、（１）処理水を水リザーバに導入する段階、（２）第１及び第２電極の間に電圧を印加する段階、（３）水ポンプをオンにする段階、及び（４）可動電極を電解質に接触させる段階、を含んでいることが望ましく、この順に沿って行なわれるのが最も望ましい。
【０１５９】
図３８は、図３７の電気化学装置１５００で、リザーバ排出導管１６５０に対してカーボンフィルター１５４０と消イオン処理ベッド１５８０を配置し直した、概略側面図である。また、フロー制御装置オリフィス１５６０は、ピストン１３２０に作用する差圧を維持又は強めるため、駆動流体チャンバ１３４０とアノードチャンバの間に残されている。復帰ばね１３６０は、引っ張りバネとして配置できることも示されている。
【０１６０】
図３９は、リザーバ１５２０からの処理水を使用するのではなく、リザーバ９１００からの消イオン処理水を使用する電気化学装置の概略側面図である。図７Ｂ及び図７Ｃでのように、事前パッケージされた消イオン水９１００を使用すると、アノード及びＰＥＭを汚染する恐れが排除できるので装置に濾過及び消イオン処理装置が必要でなくなる。ここでは、処理水１５３０は、ポンプ１５４０で加圧され、可動電極を作動させるためピストン１３２０の背面に送り出され、ベンチュリ１６２０を通りオゾンガスを処理水に引き込む。アノードチャンバは、消イオン水のレベルがオゾン出口ポート１６９０より下に留まるように、水導管９３００を備えて設けられるのが望ましい。更に、アノードチャンバは、気体相だけがポート１６９０を通りベンチュリ１６２０に引き出されるように、オゾン／酸素ガスが、水から相分離できる十分なヘッド空間を有していることが望ましい。ピストンに作用する加圧された処理流体がアノードチャンバに漏れるのを防止するため、シール又はダイアフラムが、プッシュロッド４８００の周りに設けられている。図示のように、ダイアフラム１７１０は、アノードチャンバの上限を規定している。
【０１６１】
以上、本発明を、ある程度特定化して説明してきたが、本開示内容は一例として提供したものに過ぎず、請求項に規定する本発明の精神から逸脱することなく、細部又は構造の変更が行われうるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の流路回路及び関連構成要素を示す概略図である。
【図２】ベースユニット、スプレイボトル、及びカートリッジを含む、本発明の斜視図である。
【図３】図２に示す本発明の分解図である。
【図４】図２の４−４線に沿った本発明の断面図である。
【図５】本発明に組み入れられた蒸発媒体の斜視図である。
【図６】取り外し可能なカートリッジの正面図である。
【図７】取り外し可能カートリッジの底面図であり、ベースユニットに形成された循環経路と相互接続するためのポートを示す。
【図８】取り外し可能なカートリッジの背面図である。
【図９】図８の９−９線に沿う取り外し可能カートリッジの断面図であり、カバー、フィルター、消イオン樹脂、蛇行領域、ディフューザプレート、及び吸込みプレートを備えている。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、共にカートリッジの分解図である。
【図１１】スプレイボトル型リザーバの斜視図である。
【図１２】図11に示すスプレイボトルの分解図である。
【図１３】図１１の１３−１３線に沿う部分断面図であり、ボトルをベースユニット上に置いた状態で弁アッセンブリが開放位置にある、ボトル底部の弁アッセンブリを示す。
【図１４】図１３に示したのと同様の一部断面図であり、弁アッセンブリは閉じた状態にある。
【図１５】水差し型リザーバを示す。
【図１６】図１５の水差し型リザーバの分解図であり、図１３に示したのと同様の弁アッセンブリを示している。
【図１７】循環経路、ポンプとモーター、及びオゾン発生器、の部分を包含しているマニホールドの斜視図である。
【図１８】図１７の１８−１８線に沿うマニホールドの断面図であり、リザーバへの吸込み口と吐き出し口、ミキシング手段（ベンチュリ）、及びマニホールドの頂部と底部を示す。
【図１９】マニホールドの頂部の底面図であり、シール溝、循環経路の一部、ミキシング手段（ベンチュリ）、及び各種ポートを示す。
【図２０】マニホールドの頂部の上面図である。
【図２１】図２１Ａ及び図２１Ｂは、共にマニホールドの分解図であり、シール部材、ポンプ、オゾン発生器、及びセルを示す。
【図２２】図２２Ａは、図１８の２２−２２線に沿う断面図であり、ピストンを移動させるのに十分に圧力が上昇する前の、セルが非係合位置にあるオゾン発生器を示す。図２２Ｂは、図２２Ａと同様の断面図であり、前記ピストンは水圧により作動して移動し、前記セルを係合位置とした状態を示す。
【図２３】制御パネルのオーバーレイを示す。
【図２４】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２３に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図２５】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２３に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図２６】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２３に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図２７】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２３に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図２８】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２３に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図２９】別の制御パネルのオーバーレイを示す。
【図３０】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２９に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図３１】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２９に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図３２】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２９に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図３３】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２９に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図３４】本発明の装置を制御する際に制御装置が使用する作動段階を示すブロック図の一部であり、図２９に示す制御パネルオーバーレイに対応している。
【図３５】制御システムの機能ブロック図である。
【図３６】水圧作動モードを有する電気化学装置の概略側面図である。
【図３７】処理水リザーバと、処理水を電気化学セル並びに組み込み型水圧アクチュエータに送り出すポンプとを有する電気化学装置の概略側面図である。
【図３８】図３７と同様の概略側面図であり、カーボンフィルターと消イオンベッドがポンプ吸込み口に移動している状態を示す。
【図３９】アノードと流体連通している別体の消イオン処理水リザーバを有する電気化学装置の概略側面図である。
【図１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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