(57)【要約】  洗浄システム（１０、１１０、２１０、５１０、６１０、７１０、８１０）ならびに荷電活性化液を形成すること、及び荷電活性化液とで洗浄システム（１０、１１０、２１０、５１０、６１０、７１０、８１０）を作動させることを含む方法。
2012515634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄機容器と、
受けた液体を電気化学的に活性化して電気化学的活性化液を生成するように構成された電解セルと、
電解セルから下流に位置し、電気化学的活性化液と電気的に接触して荷電電気化学的活性化液を生成するように構成された電極と、
荷電電気化学的活性化液を洗浄機容器中に小出しするように構成されている、電解セルから下流に位置し、電極から下流に位置する、又は電極と一体化したディスペンサと、及び
電解セル中に電界を発生させるように構成され、さらに、小出しされる液体を通して電極と洗浄機容器との間に交番電界を発生させるように構成された少なくとも一つの制御回路と
を含む洗浄システム。
【請求項２】
電解セルが、
チャンバと、
チャンバ内に配置され、少なくとも一つの制御回路と電気的に接続するように構成されたアノード電極と、及び
チャンバ内に配置され、少なくとも一つの制御回路と電気的に接続するように構成されたカソード電極と
を含む、請求項１記載の洗浄システム。
【請求項３】
電解セルが、アノード電極とカソード電極との間に配置されたイオン交換膜をさらに含む、請求項２記載の洗浄システム。
【請求項４】
電気化学的活性化液がアルカリ性液と酸性液とのブレンドを含む、請求項１記載の洗浄システム。
【請求項５】
少なくとも一つの制御回路が、直流電圧電位を電解セルに印加して電解セル中に電界を発生させるように構成されており、さらに、交流電圧電位を電極に印加して交番電界を発生させるように構成されている、請求項１記載の洗浄システム。
【請求項６】
電解セルが第一の電解セルであり、洗浄システムが、ディスペンサから上流に位置する第二の電解セルをさらに含み、少なくとも一つの電気回路がさらに、第二の電解セル中に電界を発生させるように構成されている、請求項１記載の洗浄システム。
【請求項７】
洗浄機容器が、洗濯機、食器洗浄機及び水栓アセンブリからなる群より選択されるシステムの構成部品である、請求項１記載の洗浄システム。
【請求項８】
洗浄機容器と、
流体ラインに操作可能に結合され、流体ラインから受けた液体を活性化して活性化液を生成するように構成された流体処理構成部品と、
流体処理構成部品から下流に位置し、活性化液と電気的に接触して荷電活性化液を生成するように構成された電極と、
荷電活性化液を洗浄機容器中に小出しするように構成されている、流体処理構成部品から下流に位置し、電極から下流に位置する、又は電極と一体化したディスペンサと、及び
小出しされる液体を通して電極と洗浄機容器との間に交番電界を発生させるように構成された少なくとも一つの制御回路と
を含む洗浄システム。
【請求項９】
流体処理構成部品セルが電解セルを含み、少なくとも一つの制御回路がさらに、電解セル中に電界を発生させるように構成されている、請求項８記載の洗浄システム。
【請求項１０】
電解セルが、
チャンバと、
チャンバ内に配置され、少なくとも一つの制御回路と電気的に接続するように構成されたアノード電極と、及び
チャンバ内に配置され、少なくとも一つの制御回路と電気的に接続するように構成されたカソード電極と
を含む、請求項９記載の洗浄システム。
【請求項１１】
構成部品が、受けた液体を活性化するように構成された媒体を保持するように構成された媒体容器を含む、請求項８記載の洗浄システム。
【請求項１２】
媒体が、ゼオライト、イオン交換樹脂及びそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも一つの物質を含む、請求項１１記載の洗浄システム。
【請求項１３】
洗浄システムが単一サイクル洗浄システムを含む、請求項８記載の洗浄システム。
【請求項１４】
電極がディスペンサの一体構成部品である、請求項８記載の洗浄システム。
【請求項１５】
洗浄システムを作動させる方法であって、
液体を活性化して活性化液を生成すること、
活性化液を洗浄システムのディスペンサから洗浄システム容器中に小出しして、活性化液を通してディスペンサから洗浄システム容器までの導電路を創製すること、及び
小出しステップの間、活性化液を通してディスペンサから洗浄システム容器まで交番電界を発生させること
を含む方法。
【請求項１６】
交番電界が、対応するリターン電極を有しない電極によって活性化液に印加される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
液体が第一の液体であり、方法が、
第二の液体を活性化して第二の活性化液を生成すること、及び
第二の活性化液を洗浄システムのディスペンサから洗浄システム容器中に小出しすること
をさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
液体を活性化することが、
液体を、少なくとも一つのカソード電極及び少なくとも一つのアノード電極を有する電解セルに導入すること、及び
少なくとも一つのカソード電極及び少なくとも一つのアノード電極にかけて電界を発生させること
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも一つのカソード電極と少なくとも一つのアノード電極との間に配置された少なくとも一つのイオン交換膜によって導入された液体の少なくとも二つの部分の分離を維持することをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
電極がディスペンサの一体構成部品である、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、洗浄システム、たとえば洗濯機、食器洗浄機及びシンク・水栓タイプ洗浄システムに関する。特に、本開示は、荷電活性化液を組み込むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化洗浄システムの技術は、アパレル及び物品、たとえば衣類、皿及び台所用品を清浄するためのユーザの仕事量を大幅に減らした。洗濯機は一般に、内部機械洗濯槽の向きを指定するトップローディング型機又はフロントローディング型機として提供されている。これらのシステムそれぞれは、たとえば水、洗剤、かく拌及び望むならば熱エネルギーの使用によって衣類又は他の布を清浄する。
【０００３】
たとえば、トップローディング型システムにおいては、衣類を化学洗剤とともにドラム洗濯槽に入れることができる。洗浄機が作動すると、水が供給ラインからドラムに導入される。十分な量の水が導入されると、ドラムが洗濯槽を揺動させながら回転させて、化学洗剤が汚れ、油及び他の汚染物を衣類から落とすことができるようにする。洗浄サイクルが完了すると、スピンサイクルを実施して、汚水を槽から除去することができる。その後、すすぎサイクルを実施して、残留する汚水を除去したのち、一つ以上のさらなるスピンサイクルを実施して、使用済みの水を槽から抜くことができる。
【０００４】
同じく食器洗浄機においても、槽とも呼ばれる食器洗浄庫の内部に保持された皿及び台所用品が洗浄、すすぎ及び乾燥サイクルに付される。洗浄サイクルは一般に、供給ラインから加熱された水を導入すること、及び皿及び台所用品を洗剤に曝すことを含む。その後、すすぎサイクルが乾燥前に汚水を除去する。
【０００５】
化学洗剤がほぼすべての業務用及び家庭用洗濯及び食器洗浄システムで使用される。洗剤は、多様な薬品、たとえば界面活性剤、酵素、漂白剤及びホスフェートを含むことができる。そのような薬品は、望みに反して、清浄される物品を攻撃するおそれがあり、それが、清浄される物品の質の低下（たとえば衣類の退色及び侵食）をもたらしかねない。さらには、そのような薬品は、そのような洗浄機から排出される廃水の汚染を増し、それが環境的懸念を増す。したがって、洗剤の量を減らし、水の量を減らしながら物品を清浄するためのシステム及び技術が常に要望されている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の態様は、洗浄機容器、受けた液体を電気化学的に活性化して電気化学的活性化液を生成するように構成された電解セル及び電解セルから下流に位置し、電気化学的活性化液と電気的に接触して荷電電気化学的活性化液を生成するように構成された電極を含む洗浄システムに関する。洗浄システムはまた、電解セルから下流に位置し、電極から下流に位置する、又は電極と一体化したディスペンサを含み、ディスペンサは、荷電電気化学的活性化液を洗浄機容器中に小出しするように構成されている。洗浄システムはさらに、電解セル中に電界を発生させるように構成され、さらに、小出しされる液体を通して電極と洗浄機容器との間に交番電界を発生させるように構成された少なくとも一つの制御回路を含む。
【０００７】
本開示のもう一つの態様は、洗浄機容器、流体ラインに操作可能に結合され、流体ラインから受けた液体を活性化して活性化液を生成するように構成された流体処理構成部品及び流体処理構成部品から下流に位置し、活性化液と電気的に接触して荷電活性化液を生成するように構成された電極を含む洗浄システムに関する。洗浄システムはまた、流体処理構成部品から下流に位置し、電極から下流に位置する、又は電極と一体化したディスペンサを含み、ディスペンサは、荷電活性化液を洗浄機容器中に小出しするように構成されている。洗浄システムはさらに、小出しされる液体を通して電極と洗浄機容器との間に交番電界を発生させるように構成された少なくとも一つの制御回路を含む。
【０００８】
本開示のさらなる態様は、洗浄システムを作動させる方法に関する。方法は、液体を活性化して活性化液を生成すること、及び活性化液を洗浄システムのディスペンサから洗浄システム容器中に小出しして、活性化液を通してディスペンサから洗浄システム容器までの導電路を創製することを含む。方法はまた、小出しステップの間、活性化液を通してディスペンサから洗浄システム容器まで交番電界を発生させることを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】荷電電気化学的活性化液を用いて洗浄動作を実行するための、外部電解ユニットを含む第一の洗浄システムの斜視図である。
【図２】荷電電気化学的活性化液を用いて洗浄動作を実行するための、一対の外部電解ユニットを含む第二の洗浄システムの斜視図である。
【図３】荷電電気化学的活性化液を用いて洗浄動作を実行するための、内部電解ユニットを含む第三の洗浄システムの斜視図である。
【図４】イオン交換膜を備えた二チャンバ構造を有する電解セルを含む、洗浄システムの第一の電解ユニットを示す略図である。
【図５】イオン交換膜を有しない単一チャンバ構造を有する電解セルを含む、洗浄システムの第二の電解ユニットを示す略図である。
【図６Ａ】本開示の例示的態様の洗浄システムにおいて電気穿孔電極に印加される電圧パターンを示す波形図の例である。
【図６Ｂ】本開示の例示的態様の洗浄システムにおいて電気穿孔電極に印加される電圧パターンを示す波形図の例である。
【図６Ｃ】本開示の例示的態様の洗浄システムにおいて電気穿孔電極に印加される電圧パターンを示す波形図の例である。
【図７Ａ】荷電出力によってディスペンサと表面との間に形成される導電路の例を示す図である。
【図７Ｂ】媒体中に浮遊する細胞が電界に付される電気穿孔機構の例を示す図である。
【図７Ｃ】電気穿孔によって拡大される孔を有する細胞膜の例を示す図である。
【図８】シンク構造とで使用される、外部電解ユニットを含む第一の水栓アセンブリの斜視図である。
【図９】シンク構造とで使用される、一対の外部電解ユニットを含む第二の水栓アセンブリの斜視図である。
【図１０】シンク構造とで使用される、スプレヤー流体ラインに固定された外部電解ユニットを含む第三の水栓アセンブリの斜視図である。
【図１１】シンク構造とで使用される、一体型電解ユニットを含む第四の水栓アセンブリの斜視図である。
【図１２】水栓アセンブリのアクチュエータとで使用される水栓アセンブリの電解ユニットを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
以下は、本開示の一つ以上の態様の例のさらなる説明として提供される。以下の詳細な説明及び先に参照した図面は、請求項に係わる発明の範囲を限定する又は狭めるものとして読まれるべきではない。たとえば、請求項の一つ以上によって包含される発明の他の実施態様が、図面及び本明細書で説明する例とは一つ以上の態様において異なる構造及び機能を有することもでき、請求項に係わる発明を構成又は使用する様々な構造、方法及び／又はそれらの組み合わせを具現化することもできるということが理解されよう。
【００１１】
また、以下の説明は、一つ以上の見出しを有するセクションに分割されている。これらのセクション及び見出しは、読みやすさのために提供され、特定の例及び／又は実施態様に関する特定のセクション及び／又は見出しにおいて詳述される開示の一つ以上の態様が、別のセクション及び／又は見出しにおいて記載される別の特定の例及び／又は実施態様と組み合わされる、それに適用される、及び／又はその中で利用されることを制限することを意図したものではない。一つ以上の例の要素、特徴及び他の態様は、本明細書に記載される一つ以上の他の例の要素、特徴及び他の態様と組み合わせる、及び／又は交換することができる。
【００１２】
本開示の態様は、活性化液、たとえば電気化学的活性化（ＥＡ）液及び／又は化学的活性化液を用い、その活性化液が、アルカリ性液と酸性液とのブレンドを含むことができ、また、望ましくは、増強された衛生化特性のための電位を含むものである、洗浄システム及び洗浄システムを作動させる方法に関する。以下に詳述するように、荷電活性化液は、対応する非活性化液に比べて、洗浄システムの清浄効率を高める。一例において、これは、洗浄サイクル中に使用される洗剤の濃度の低下を可能にし、又は、洗剤の使用をなくすこともできる。
【００１３】
洗剤の削減又は排除は、洗浄されるアパレル、皿及び台所用品に対する化学的攻撃を相応に減らし、残留廃液中の除去された薬品の濃度を低下させることができる。さらには、荷電活性化液の増大した清浄効率はまた、洗浄及び／又はすすぎサイクルを実施するために必要な液体の総量を減らすことができる。荷電活性化液の以下の詳述は、本開示の荷電活性化液は多様な異なる液体から得ることができるという理解のうえで、水（たとえば荷電活性化水）を参照して行う。
【００１４】
洗濯物及び食器洗浄システム
図１に示すように、洗浄システム１０は、洗浄機１２、液供給源１４及び１６ならびに電解ユニット１８を含む。この非限定的例において、洗浄機１２は、液供給源１４からの第一の液体（たとえば温水又は冷水）及び液供給源１６からの第二の液体（たとえば温水又は冷水）を用いて衣類を清浄するための洗濯機である。洗浄機１２は、従来の洗浄機の構成部品であることができる、機械ハウジング２０、回転槽２２、制御パネル２４、液入口２６及び２８、入口弁ユニット３０、制御装置３１、流体ライン３２ならびにディスペンサ３４を含む。したがって、機械ハウジング２０は、回転槽２２及び制御パネル２４を保持する、洗浄機１２の外部ハウジングである。
【００１５】
回転槽２２は、望ましくは、清浄プロセスのために衣類を受け、保持するように構成されたユニットである。この例において、回転槽２２は、トップローディング型槽として構成されているが、他の構造、たとえばフロントエンドローディング型槽として構成されることもできる。以下に詳述するように、回転槽２２は、一つ以上の洗浄及び／又はすすぎサイクル中に使用するための荷電ＥＡ水を受ける。液入口２６及び２８は、流体ライン（たとえば流体ホース）を受け、それにより、受けた液体を入口弁ユニット３０に送るための、機械ハウジング２０を通過する開口である。入口弁ユニット３０は、液供給源１４及び１６からの液流（たとえば温水及び冷水）を受け、場合によって混合するように構成された調整器ユニットである。そして、入口弁ユニット３０は、制御装置３１から受信される信号に基づいて流体ライン３２への混合流の流量を調整することができる。
【００１６】
制御装置３１は、洗浄機１２のシステムの動作、たとえば回転槽２２の回転及び入口弁ユニット３０を通過する流量を指示するように構成された電子制御装置である。図１に示すように、入口弁ユニット３０は、通信ライン３５を介して制御装置３１と電気的に連絡している。混合液流は流体ライン３２を介してディスペンサ３４に中継されることができ、ディスペンサ３４が洗浄及びすすぎサイクル中に混合液流を回転槽２２中に小出しする。洗浄機１２はまた、動作のための多様なさらなる構成部品（図示せず）、たとえばかく拌機／スピンモータ及びプーリアセンブリ、液体ポンプ、ドレンライン、フィルタならびに他の従来の構成部品を含むこともできる。
【００１７】
液供給源１４及び１６は、適当な液供給源、たとえば温水及び冷水ライン又は貯水池であることができる。図示する実施態様において、液供給源１２は、流体ライン３６を介して電解ユニット１８に接続され、電解ユニット１８は、相応に、流体ライン３８を介して液入口２６に接続されている。この実施態様において、液供給源１６は、流体ライン４０を介して液入口２８に直接接続されることもできる。
【００１８】
電解ユニット１８は、洗浄機１２から上流の、液供給源１４と入口ライン２６との間の適当な場所に固定することができる電動式の流体処理構成部品である。以下に詳述するように、代替態様において、一つ以上の電解ユニット（たとえば電解ユニット１８）が、液入口２６、液入口２８、入口弁ユニット３０、流体ライン３２及びディスペンサ３４の一つ以上から上流又は下流の多様な異なる場所に位置することができる。本明細書において使用する「上流」及び「下流」は、本開示の洗浄システム（たとえば洗浄システム１０）を通過する液体（たとえば水）の流れに対する場所をいう。
【００１９】
図１に示す実施態様において、電解ユニット１８は、洗浄機１２と液供給源１４との間に組み込むことができ、それにより、従来の洗浄機及び家庭用又は業務用吸水ラインとで使用することができる外部ユニットである。たとえば、電解ユニット１８は、洗浄機１２の従来の水入口ラインに接続可能な内蔵ユニットであることができ、電線路４１を介して外部電源（図示せず）に電気的に接続することができる。
【００２０】
電解ユニット１８は、ハウジング４２、制御電子部品４４、電解セル４６及び電極４８を含み、ハウジング４２は、制御電子部品４４及び電解セル４６を外部条件から保護するために、洗浄機１２と液供給源１４との間の適当な場所に取り付けることができる。さらに示すように、流体ライン３６が、水（たとえば温水又は冷水）を電解ユニット１８の入口ラインに供給し、入口ラインが、相応に、受けた水を一対のサブストリームに分割し、それらのサブストリームを電解セル４６に送る。もう一つの例において、サブストリームは電解セル４６内で分割されることもできる。
【００２１】
制御電子部品４４は、電解ユニット１８の動作を指示し、動作中に電力を電線路４１から電解セル４６（電線路４６ａを介して）及び電極４８（電線路４８ａを介して）に中継するように構成されている。たとえば、一つの実施態様において、制御電子部品４４は、制御装置３１が、入口弁ユニット３０を通過する流量に基づいて、制御電子部品４４に対し、電解セル４６及び電極４８を接続及び接続解除するよう指示することができるよう、制御装置３１と電気的に連絡していることができる。代替態様において、制御電子部品４４は、たとえば、制御電子部品４４に対し、電解セル４６及び電極４８を接続及び接続解除するよう指示する別個のアクチュエータにより、制御装置３１から独立して作動することもできる。さらなる代替態様において、制御電子部品４は、液供給源１４、流体ライン３６及び／又は流体ライン３８に固定された一つ以上の流量モニタ（図示せず）と電気的に連絡していることもできる。これらの実施態様において、流量モニタは、水が流体ライン３６及び／又は流体ライン３８を通って流れるときそれを検出することができ、それにより、制御電子部品４４が、水流量に基づいて電解セル４６及び電極４８を接続及び接続解除することを可能にする。
【００２２】
電解セル４６は、少なくとも一つのアノード電極と少なくとも一つのカソード電極との間で液体に電界を印加するように適合された流体処理セルである。電解セル４６に適したセルは、適当な数の電極及び水を入れるための適当な数のチャンバを有することができる。以下に詳述するように、電解セル４６は、アノード電極とカソード電極との間に一つ以上のイオン交換膜を含むこともできるし、イオン交換膜なしで構成されることもできる。電解セル４６は、米国特許第出願第１２／６３９，６２２号及び第１２／６３９，６２８号に開示されているものをはじめとする多様な異なる構造を有することができる。代替態様において、電解ユニット１８は、直列及び／又は並列構造で作動して水を電気化学的に活性化する多数の電解セル４６を含むこともできる。
【００２３】
先に詳述したように、水は、電解セル４６に入る前に水流を分割する入口ラインを介して電解セル４６に供給されることができる。あるいはまた、水は、電解セル４６に入ったのち分けられることもできる。代替態様において、水は、一つの流れとして流体ライン３５から直接電解セル４６に入ることもできる。水が電解セル４６を通って流れるとき、電解セル４６中で水に印加される電界が水を電気化学的に活性化し、それが、陽イオン（すなわちカチオンＨ+）を電気回路の片側に集め、陰イオン（すなわちアニオンＯＨ-）を反対側に集めることにより、水を分離する。以下に詳述するように、カチオンを有する水はそれによって酸性化され、アニオンを有する水は相応にアルカリ性化される。
【００２４】
電極４８は、たとえば、流体ライン３８に沿って配置されて、流体ライン３８を通って流れるＥＡ水と電気的に接触し、流体ライン３８を通って流れるＥＡ水中に、アースに対する電位を付与、誘発又は他の手法で創製する電気導体、リード、プローブ又は他の電気である。たとえばディスペンサ３４から出る水がすでに電荷を有するならば、そのような電位は、たとえば、出力される水の中で別個の又はさらなる電位になることができる。
【００２５】
図１に示す例において、電極４８は、流体ライン３８に沿って配置され、流体ライン３８を通って流れる水と電気的に接触するように構成されている。代替態様において、電極４８は、電解セル４６からディスペンサ３４までの水流路に沿いの任意の場所、たとえば電解セル４６から下流及びディスペンサから上流又はディスペンサに組み込まれる場所に位置することもできる。たとえば、電極４８は、ディスペンサ３４の一体構成部品であることもでき、電線路４８ａが、機械ハウジング２０を通過して電解ユニット１８中の制御電子部品４４まで延びることもできる。本明細書においてディスペンサの一体構成部品である電極を参照して使用する「一体構成部品」とは、電極が、ディスペンサに固定された一つ以上の構成部品を含む実施態様及び電極の少なくとも一部分がディスペンサとで単一の構成部品として製造されている実施態様を含む。電極４８がディスペンサ３４の一体構成部品であるような実施態様として、電極４８は、ディスペンサ３８を通って流れる水と電気的に接触するように構成されている。
【００２６】
さらには、電極４８から下流の流路は、望ましくは、荷電ＥＡ水がディスペンサ３４から小出しされる前に接地される程度を減らすために電気的に分離されている。図示する実施態様において、電極４８は、反対の極性の対応するリターン電極を有しない。さらには、他の実施態様においては、二つ以上の電気導体、リードもしくは他の電気構成部品又はそれらの組み合わせを利用して、水に電位を付与、誘導又は他の手法で生じさせることもできる。
【００２７】
以下に詳述するように、電極４８によって生成及び／又は補充される電位は、回転槽２２中で小出しされる水で清浄される物品の表面の微生物に印加されることができる。さらには、電荷の送り出しが十分な大きさであるならば、そのような電荷が、電気穿孔及び／又は電気液圧ショックのような機構を通して微生物を不可逆的に損傷する、破壊する、又は他の手法で除去することができる。これが、使用中にディスペンサ３４から小出しされる水の衛生化性を高める。
【００２８】
したがって、洗浄又はすすぎサイクル中、水は、液供給源１４から供給ライン３６及び電解セル１８の入口ラインを介して電解セル４６に送られる。液体は、電解セル４６を通って流れる間、電気化学的に活性化され、電解ユニット１８の出口ラインを介して流体ライン３８に提供される。流体ライン３８に入ると、結果として得られるＥＡ液の流れはブレンドされる。ブレンドされるにもかかわらず、酸性水及びアルカリ性水は、それらのイオン性及び気相気泡を、洗浄及び／又はすすぎサイクルを支援するのに十分な持続期間にわたり保持する。
【００２９】
そして、電極４８は、流体ライン３８を通って流れるブレンドされたＥＡ水（及び／又は非電解水）中に電位を付与、誘導又は他の手法で生じさせることができる。そして、結果として得られる荷電ＥＡ水は入口弁ユニット３０に送られ、そこで、荷電ＥＡ液は液供給源１６及び流体ライン４０からの水と合わさることができる。たとえば、液供給源１４及び１６は、それぞれ、冷水ライン及び温水ラインであることができ、冷水が電解ユニット１８中で電気分解プロセスを受ける。代替態様において、液供給源１４が温水ラインであることができ、液供給源１６が冷水ラインであることができ、温水が電解ユニット１８中で電気分解プロセスを受ける。
【００３０】
入口弁ユニット３０は、洗浄機１２のサイクルプログラミングに基づいて、流体ライン３２及びディスペンサ３４に中継される別々の水流の相対量及び流量を調整することができる。たとえば、冷水洗浄サイクル中、制御装置３１は、入口弁ユニット３０に対し、液供給源１６からのライン及び流体ライン４０を閉じるよう指示し、それにより、荷電ＥＡ水だけが流体ライン３２及びディスペンサ３４に流れることを許すことができる。そして、ディスペンサ３４から小出しされる荷電ＥＡ水は、洗浄サイクル中、保持された衣類を洗浄する際に使用することができる。以下に詳述するように、荷電ＥＡ水の使用は清浄効率を高め、それにより、衛生化性を有することに加えて、洗剤の削減又は排除を可能にする。たとえば、荷電ＥＡ水の使用は、必要とされる洗浄及び／又はすすぎサイクルの回数を減らすことができる。さらには、一つの実施態様において、荷電ＥＡ水の使用は、すすぎサイクルの必要を除くことができる。これは、たとえば、一回の洗浄サイクルを実施するだけで済ますことを可能にし、それが、洗浄動作を実行するために要する時間及び水量を実質的に減らすことができる。
【００３１】
たとえば、本開示の洗浄システムは、別個のすすぎサイクルなしで一回の洗浄サイクルで物品を清浄するために使用することができる。この実施態様において、洗浄動作は、洗剤なしで実施することができ、先に詳述したように、荷電ＥＡ水が衣類からの汚れ、油及び他の汚染物を捕らえることができる。そして、汚染水は、スピンサイクルによって回転槽２２から除くことができる。洗浄動作を洗剤なしで実施することができるため、たとえば、別個のすすぎサイクルを不要にすることができる。したがって、一回のサイクルのために荷電ＥＡ水を回転槽２２中に小出しするだけでよく、それにより、衣類を洗浄するために必要な時間及び水量を減らすことができる。
【００３２】
図２は、洗浄システム１０（図１に示す）に対して第二の洗浄システムである洗浄システム１１０を示し、対応する参照番号が「１００」を加算されている。図２に示すように、洗浄システム１１０はさらに、電解ユニット１５０及び流体ライン１５２を含み、電解ユニット１５０は、液供給源１１６の水から荷電ＥＡ水を生成するための第二の外部電解ユニットである。
【００３３】
電解ユニット１５０はまた、電動式の流体処理構成部品であり、液供給源１１６と入口ライン１２８との間の適当な場所に固定することができる。たとえば、電解ユニット１５０はまた、洗浄機１１２の従来の水入口ラインに接続可能な内蔵ユニットであることができ、電線路１５３を介して外部電源（図示せず）に電気的に接続することができる。電解ユニット１５０は、電解ユニット１８（図１に示す）と同じように機能することができ、ハウジング１５４、制御電子部品１５６、電解セル１５８及び電極１６０を含み、ハウジング１５４は、制御電子部品１５６及び電解セル１５８を外部条件から保護するために、洗浄機１１２と液供給源１１６との間の適当な場所に取り付けることができる。さらに示すように、流体ライン１４０が、水を電解ユニット１５０の入口ラインに供給し、入口ラインが、相応に、受けた水を一対のサブストリームに分割し、それらのサブストリームを電解セル１５８に送る。もう一つの例において、サブストリームは電解セル１５８内で分割されることもできる。
【００３４】
制御電子部品１５６は、電解ユニット１５０の動作を指示し、制御電子部品４４（図１に示す）に関して先に詳述したように、動作中に電力を電線路１５３から電解セル１５８（電線路１５８ａを介して）及び電極１６０（電線路１６０ａを介して）に中継するように構成されている。電解セル１５８は、少なくとも一つのアノード電極と少なくとも一つのカソード電極との間で液体に電界を印加するように適合された流体処理セルであり、電解セル４６（図１に示す）に関して先に詳述した同じ手法で機能することができる。
【００３５】
電極１６０は、電極４８（図１に示す）に関して先に詳述したように、流体ライン１５２に沿って配置されて、流体ライン１５２を通って流れるＥＡ水と電気的に接触し、流体ライン１５２を通って流れるＥＡ水中に電位を付与、誘発又は他の手法で創製する電気導体、リード、プローブ又は他の電気接点である。代替態様において、電極１６０は、電解ユニット１５０からディスペンサ１３４までの水流路沿いの任意の場所に配置することができる。たとえば、電極１６０はディスペンサ１３４に固定することができ、電線路１６０ａが、機械ハウジング１２０を通過して電解ユニット１５０中の制御電子部品１５６まで延びることができる。さらには、電極１６０から下流の流路は、望ましくは、荷電水がディスペンサ１３４から小出しされる前に接地される程度を減らすために電気的に分離されている。図示する実施態様において、電極１６０は、反対の極性の対応するリターン電極を有しない。さらには、他の実施態様においては、二つ以上の電気導体、リードもしくは他の電気構成部品又はそれらの組み合わせを利用して、水に電位を付与、誘導又は他の手法で生じさせることもできる。
【００３６】
洗浄又はすすぎサイクル中、液供給源１４からの水（たとえば冷水）は、電解セル１４６中で第一の電気分解プロセスを受けて、第一のアルカリ性流及び第一の酸性流を形成することができる。第一のアルカリ性流及び酸性流は電解セルユニット１１８の出口ラインを介して流体ライン１３８に送られる。流体ライン１３８に入ると、先に詳述したように、結果として得られるＥＡ液の流れがブレンドされる。そして、電極１４８が、流体ライン１３８を通って流れるブレンドされたＥＡ水（及び／又は非電解水）中に電位を付与、誘導又は他の手法で生じさせることができる。そして、結果として得られる荷電ＥＡ水は入口弁ユニット１３０に送られる。
【００３７】
同様に、液供給源１６からの水（たとえば温水）は、電解セル１５８中で第二の電気分解プロセスを受けて、第二のアルカリ性流及び第二の酸性流を形成することができる。第二のアルカリ性流及び酸性流は電解ユニット１５０の出口ラインを介して流体ライン１５２に送られる。流体ライン１５２に入ると、先に詳述したように、結果として得られるＥＡ液の流れがブレンドされる。そして、電極１６０が、流体ライン１５２を通って流れるブレンドされたＥＡ水中に電位を付与、誘導又は他の手法で生じさせることができる。そして、結果として得られる荷電ＥＡ水は入口弁ユニット１３０に送られる。
【００３８】
そして、入口弁ユニット１３０が、制御装置１３１からの信号に基づいて第一及び第二の荷電ＥＡ水流を合わせ、合わせた荷電ＥＡ水を、洗浄又はすすぎサイクルにおける使用のために、流体ライン１３２及びディスペンサ１３４に中継することができる。この構造は、液供給源１１４及び１１６からの水流が互いに独立して選択的に電気分解及び荷電プロセスを受けて荷電ＥＡ水流を生成することを可能にする。
【００３９】
図３は、洗浄システム１０（図１に示す）に対して第三の洗浄システムである洗浄システム３１０を示し、対応する参照番号が「２００」を加算されている。図３に示すように、洗浄システム１１０は、電解ユニット１８、１１８及び１５０に代えて（及び／又はそれらに加えて）電解ユニット２６２を含む。この実施態様において、電解ユニット２６２は、洗浄機２１２の内部構成部品であることができ、望ましくは、入口弁ユニット２３０から下流に位置している。電解ユニット２６２は、電解ユニット１８（図１に示す）に関して先に詳述した同じ手法で機能することができる。
【００４０】
外部電解ユニット１８、１１８及び１５０に比較して、電解ユニット２６２の場所は、電解ユニット２６２が、入口弁ユニット２３０からの温／冷水混合流からＥＡ水流を生成することを可能にする。これは、温水流及び冷水流が一つの電解ユニットで電気分解プロセスを受けることを可能にする。さらには、電解ユニット２６２の場所は、ディスペンサ２３４に移るまでのＥＡ水の滞留時間を減らす。これはさらに、結果的に得られるＥＡ水流のイオン性及び気相気泡を、洗浄及び／又はすすぎサイクルを支援するのに十分な持続期間にわたり保存する。代替態様において、ＥＡ水のアルカリ性流及び酸性流の分離は、回転槽２２に入るまで維持されることもできる。
【００４１】
一つの実施態様において、電解ユニット２６２はまた、通信ライン２６３を介して制御装置２３１と電気的に連絡して、それにより、電解ユニット２６２のアクティブ化が入口弁アセンブリ２３０の動作と一致することを可能にする。この電気的連絡は、入口弁アセンブリ２３０が水流をディスペンサ２３４に送るとき、電解ユニット２６２の動作を調整する場合に利益をもたらす。たとえば、制御装置２３１は、洗浄機２１２の電源（図示せず）からの電力を、ライン２６３を介して電解ユニット２６２の電解セル（図示せず）に中継し、ライン２４８ａを介して電解ユニット２６２の電極（図示せず）に中継するように構成されていることができる。一例において、電極は、望ましくは、ディスペンサ２３４にできるだけ近く配置される、又はディスペンサ２３４に組み込まれる。ディスペンサ２３４は、ディスペンサ２３４を通って流れる水に沿って導電路を維持するように構成されている。この構造は、電解ユニット２６２の動作が洗浄及びすすぎサイクルの様々な段階と一致することを可能にする。電解ユニット２６２の電極は、望ましくは、流体ライン２３２及び／又はディスペンサ２３４に配置されて、それにより、電極が洗浄機２１２の上流で流体ラインに固定される実施態様（たとえば、図１及び２に示すような）に比較して、荷電ＥＡ水が小出しされる前に移動する距離を減らす。
【００４２】
先に詳述した洗浄システムは、洗濯物を清浄するための洗濯機を例示するが、これらのシステムはまた、皿及び台所用品を同様に清浄するための洗浄機を組み込むこともできる。たとえば、必要でもないし、必ずしも好まれもしないが、食器洗浄システムとの荷電ＥＡ液の使用は、乾燥時間効率を高める、熱／エネルギー消費を減らす、及び／又は水消費量を減らすことができる。先に詳述したように、荷電ＥＡ液（たとえば荷電ＥＡ水）の使用は洗浄システムの清浄効率を高め、それが、洗剤の使用を減らす、又はなくすことができ、また、洗浄及び／又はすすぎサイクルを実施するために要する液体の総量を減らすことができる。
【００４３】
電解ユニット
図４は、電解ユニット１８、１１８及び２６２に適した設計である電解ユニット３１８を示す略図であり、対応する参照番号は、図１に示す実施態様に「３００」を加算されている。図４に示すように、電解ユニット３１８は入口ライン３６４ａ及び３６４ｂならびに出口ライン３６５ａ及び３６５ｂを含む。さらに、電解セル３４６が、電解セル３４６をアノードチャンバ３６８とカソードチャンバ３７０とに分ける膜３６６を含む。図４において、電解セル３４６は、一つのアノードチャンバ及び一つのカソードチャンバを有するものとして示されているが、電解セル３４６は、代替的に、一つ以上の膜３６６によって分けられた複数のアノード及びカソードチャンバを含むこともできる。
【００４４】
膜３６６は、イオン交換膜、たとえばカチオン交換膜（すなわちプロトン交換膜）又はアニオン交換膜である。膜３５５に適したカチオン交換膜は、部分的及び完全にフッ素化されたアイオノマー、多芳香族アイオノマー及びそれらの組み合わせを含む。膜３６６に適した市販のアイオノマーの例は、E.I. du Pont de Nemours and Company（Wilmington, Delaware）から商品名「NAFION」の下で市販されているスルホン化テトラフルオロエチレンコポリマー、旭硝子株式会社から商品名「FLEMION」の下で市販されている過フッ素化カルボン酸アイオノマー、旭化学工業株式会社から商品名「ACIPLEX」Aciplexの下で市販されている過フッ素化スルホン酸アイオノマー及びそれらの組み合わせを含む。適当な膜の他の例は、Membranes International Inc.（Glen Rock, New Jersey）から市販されているもの、たとえばCMI-7000Sカチオン交換膜及びAMI-7001Sアニオン交換膜を含む。
【００４５】
アノードチャンバ３６８及びカソードチャンバ３７０は、それぞれアノード電極３７２及びカソード電極３７４を含み、膜３６６がアノード電極３７２とカソード電極３７４との間に配置されている。アノード電極３７２及びカソード電極３７４は、適当な導電性材料、たとえばステンレス鋼及び／又はチタンでできていることができ、一つ以上の貴金属（たとえば白金）でコートされていることができる。一つの実施態様において、アノード電極３７２及び／又はカソード電極３７４は、少なくとも部分的又は完全に導電性ポリマーでできている。
【００４６】
また、アノード電極３７２及びカソード電極３７４それぞれは、多様な異なる幾何学的設計及び構造、たとえば平坦なプレート、同軸プレート（たとえば管状電解セルの場合）、ロッド及びそれらの組み合わせを示すことができ、中実構造を有することもできるし、一つ以上の開口を有することもできる（たとえば金属メッシュ）。アノードチャンバ３６８及びカソードチャンバ３７０は、それぞれ、一つのアノード電極３７２及びカソード電極３７４を有する状態で示されているが、アノードチャンバ３６８は複数のアノード電極３７２を含むこともでき、カソードチャンバ３７０は複数のカソード電極３７４を含むこともできる。
【００４７】
アノード電極３７２及びカソード電極３７４は、電線路３４６ａの両端子に電気的に接続されて、それにより、電源から電線路２４１及び制御電子部品３４４を介して電力を操作可能に受けることが可能になる。電源は、電解セル３４６に対し、一定の直流（ＤＣ）出力電圧、パルス化もしくは他の手法で変調されたＤＣ出力電圧、ＡＣ出力電圧及び／又はパルス化もしくは他の手法で変調されたＡＣ出力電圧をアノード電極３７２及びカソード電極３７４に提供することができる。電源は、適当な出力電圧レベル、電流レベル、デューティサイクル又は波形を有することができる。
【００４８】
一つの実施態様において、電源及び／又は制御電子部品３４４は、相対的定常状態でアノード電極３７２及びカソード電極３７４に供給される電圧を印加する。さらには、電源は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御スキームを使用して電圧及び電流出力を制御するＤＣ／ＤＣ変換器を含むことができる。パルス化することができる、又はパルス化することができない、他の電圧及びパワー範囲にある他のタイプの電源を使用することもできる。パラメータは、具体的な用途及び／又は実施態様に依存して異なることができる。
【００４９】
動作中、流体ライン３３６の分けられた経路である入口ライン３６４ａ及び３６４ｂから水を電解セル３４６に供給することができる。入口ライン３６４ａを通って流れる水はアノードチャンバ３６８に流れ込み、入口ライン３６４ｂを通って流れる水はカソードチャンバ３７０に流れ込む。電圧電位が印加されて、アノードチャンバ３６８及びカソードチャンバ３７０を通って流れる水が電気化学的に活性化される。
【００５０】
たとえば、膜３６６がカチオン交換膜である実施態様においては、アノード電極３７２及びカソード電極３７４にかけてＤＣ電圧電位、たとえば約５ボルト〜約２８ボルト又はたとえば約５ボルト〜約３８ボルトの範囲の電圧が印加されると、アノードチャンバ３６８中にはじめから存在するカチオンが膜３６６を横切ってカソード電極３７４に向かって移動し、アノードチャンバ３６８中のアニオンがアノード電極３７２に向かって移動する。しかし、カソードチャンバ３７０中に存在するアニオンは、膜３６６を透過することができず、したがって、カソードチャンバ３７０内に閉じ込められたままになる。
【００５１】
結果として、電解セル３４６は、少なくとも部分的に電気分解を利用することにより、水を電気化学的に活性化することができ、酸性アノード液流（たとえば出口ライン３６５ａを通過する）及び塩基性カソード液流（たとえば出口ライン３６５ｂを通過する）の形態でＥＡ水を生成することができる。一例において、アノード液流は、少なくとも約＋５０ミリボルト（mV）（たとえば＋５０mV〜＋１２００mVの範囲）の酸化還元電位（ＯＲＰ）を有し、カソード液流は、少なくとも約−５０mV（たとえば−５０mV〜−１０００mVの範囲）の酸化還元電位ＯＲＰを有する。
【００５２】
望むならば、アノード液流及びカソード液流は、電解セル３４６の構造に対する変更により、互いに対して様々な比率で生成することができる。たとえば、ＥＡ水の主要な機能が清浄であるならば、電解セル３４６は、アノード液流に対してより多量のカソード液流を生成するように構成されることができる。あるいはまた、たとえば、ＥＡ水の主要な機能が衛生化であるならば、電解セル３４６は、カソード液流に対してより多量のアノード液流を生成するように構成されることができる。
【００５３】
また、それぞれにおける反応性種の濃度を変えることもできる。たとえば、アノード液流に対してより多量のカソード液流を生成する場合（たとえばカソード液約６０％対アノード液約４０％）、電解セル３４６は、カソード電極３７４とアノード電極３７２との３：２の表面積比を有することができる。また、印加電圧及び／又は他の電気的特性のデューティサイクルを変更して、電解セル３４６によって生成されるカソード液流及びアノード液流の相対量を変更することもできる。
【００５４】
電解セル３４６を通して大きな電圧及び適当な電流を生成する能力は、通常の水道水が電解セル３４６に通されて、増大した清浄及び／又は衛生化性を有するＥＡ水に変換される用途の場合に利益をもたらすことができる。通常の水道水は、アノード電極３７２とカソード電極３７４との間で比較的低い導電率を有する。一例において、制御電子部品３４４は、電解セル３４６を通して所定の電流範囲内にある電流ドローをたとえばＤＣ・ＤＣ変換器によって達成するように制御される電圧を出力することができる。たとえば、標的電流ドローは約４００ミリアンペアである。もう一つの例において、標的電流は３５０ミリアンペアである。代替態様においては、他の電流及び範囲を使用することができる。所望の電流ドローは、電解セル３４６の形状、処理される液体の性質、液体の流量及び結果として得られる電気化学的反応の所望の性質に依存することができる。
【００５５】
米国特許出願第１２／６３９，６２２号及び第１２／６３９，６２８号で詳述されているように、いくつかの実施態様において、制御電子部品３４４は、実質的に一定の、相対的にプラスの電圧をアノード電極３７２に印加し、実質的に一定の、相対的にマイナスの電圧をカソード電極３７４に印加することができる。しかし、周期的に各電圧を相対的に反対の極性に短期間パルス化してスケール付着物をはじくこともできる。いくつかの例においては、スケール付着物が電極表面に付着しないように抑える要望がある。そのような例においては、第一の期間中、相対的にプラスの電圧をアノード電極３７２に印加し、相対的にマイナスの電圧をカソード電極３７４に印加し、第二の期間中、各電極に印加される電圧を逆転することができる。逆転した電圧レベルは、非逆転電圧レベルと同じ大きさを有することもできるし、望むならば、異なる大きさを有することもできる。
【００５６】
各短時間の極性切り換えの頻度もまた、所望により、選択することができる。逆転の頻度が増すにつれ、スケール付着量が減る。しかし、電極は、逆転ごとに少量の白金を失うおそれがある（白金コートされた電極の場合）。逆転の頻度が下がるにつれ、スケール付着が増すかもしれない。一例において、逆転の間の期間は約１秒〜約６００秒の範囲である。この範囲の外の他の期間を使用することもできる。もう一つの例において、正常な極性の期間は少なくとも９００ミリ秒である。電圧が逆転される期間もまた、所望により、選択することができる。一例において、逆転期間は約５０ミリ秒〜約１００ミリ秒の範囲である。この範囲の外の他の期間を使用することもできる。
【００５７】
これらの範囲で、たとえば、弁を要することなく、アノードチャンバ３６８が実質的に一定のアノード液ＥＡ水出力を生成し、カソードチャンバ３７０が実質的に一定のカソード液ＥＡ水出力を生成することができる。従来技術の電解システムにおいては、それぞれの出口を通過する一定のアノード液流及びカソード液流を維持しながらも、スケール付着を最小限にするために極性の逆転を許すためには、複雑で高価な弁が使用される。
【００５８】
アノード電極の数がカソード電極の数と異なる、たとえば３：２の比であるならば、又は、アノード電極３７２の表面積がカソード電極３７４の表面積と異なるならば、先に詳述した手法で印加電圧パターンを使用して、生成されるＥＡ水中により多量のアノード液又はカソード液を生成することができる。
【００５９】
電極をスケール除去するためのそのような頻繁な短時間の極性逆転は、電極をめっきするためにしばしば使用される材料、たとえば白金を電極表面から除去する傾向をも有するということがわかっている。したがって、一つの実施態様において、アノード電極３７２及びカソード電極３７４は、非めっき電極、たとえば金属電極又は導電性プラスチック電極を含むこともできる。たとえば、電極は、非めっき金属メッシュ電極であることができる。
【００６０】
一つの例示的態様において、制御電子部品３４４はさらに、電解セル３４６に印加される波形を選択的に逆転するために使用することができるスイッチを含むことができる。たとえば、スイッチは、カソード液よりも多くのアノード液を生成するためには一つの位置にセットし、アノード液よりも多くのカソード液を生成するためには別の位置にセットすることができる。制御電子部品３４４は、スイッチ位置をモニタすることができ、スイッチ位置にしたがって電解セル３４６に印加される電圧を調節する。しかし、電解セル３４６の電極は、電解セル３４６の具体的な用途に依存して多様な異なる電圧及び電流パターンで駆動されることができる。
【００６１】
もう一つの例において、電極は、一つの極性で指定の期間（たとえば約５秒間）駆動されたのち、逆の極性でほぼ同じ期間駆動されることができる。アノード液及びカソード液ＥＡ水は電解セル３４６の出口でブレンドされるため、このプロセスは、本質的にアノード液ＥＡ水１部をカソード液ＥＡ水１部に対して生成する。さらに別の例において、セル電極は、電極に印加される極性が逆転しないパルス化ＤＣ電圧波形で駆動されることもできる。「オン／オフ」期間及び印加電圧レベルは望みどおりにセットすることができる。
【００６２】
理論によって拘束されることを意図しないが、アノード電極３７２と接触する水分子がアノードチャンバ３６８中で電気化学的に酸化されて酸素（Ｏ2）及び水素イオン（Ｈ+）になり、カソード電極３７４と接触する水分子がカソードチャンバ３７０中で電気化学的に還元されて水素ガス（Ｈ2）及びヒドロキシルイオンイオン（ＯＨ-）になると考えられる。アノードチャンバ３６８中の水素イオンは、膜３６６を透過してカソードチャンバ３７０に入ることができ、そこで水素ガスに還元され、アノードチャンバ３６８中の酸素ガスは供給水を酸素化して出口ライン３６５ａ中にアノード液流を形成する。さらには、通常の水道水は一般に塩化ナトリウム及び／又は他の塩化物を含むため、アノード電極３７２は、存在する塩化物を酸化させて塩素ガスを形成する。結果として、実質的な量の塩素が生成され、出口ライン３６５ａ中のアノード液流のｐＨが時間とともにますます酸性になることができる。
【００６３】
上記のように、電圧電位が印加されると、カソード電極３７４と接触する水分子は電気化学的に還元されて水素ガス及びヒドロキシルイオン（ＯＨ-）になり、アノードチャンバ３６８中のカチオンは膜３６６を透過してカソードチャンバ３７０に入る。これらのカチオンは、カソード電極３７４で生成されたヒドロキシルイオンと電離的に会合することができ、水素ガス気泡が液体中に形成する。時間とともに実質的な量のヒドロキシルイオンがカソードチャンバ３７０中に蓄積し、カチオンと反応して塩基性水酸化物を形成することができる。加えて、膜３６６（カチオン交換膜として）は負荷電ヒドロキシルイオンが透過することを許さないため、水酸化物はカソードチャンバ３７０に閉じ込められたままになる。その結果、実質的な量の水酸化物がカソードチャンバ３７０中に生成することができ、出口ライン３６５ｂ中のカソード液流のｐＨは時間とともにますますアルカリ性になることができる。
【００６４】
電解セル３４６中の電気分解プロセスは、反応性種の濃縮ならびに順安定性イオン及びラジカルの形成がアノードチャンバ３６８及びカソードチャンバ３７０中で起こることを可能にする。電気化学的活性化プロセスは通常、たとえば電子求引（アノード電極３７２における）又は電子導入（カソード電極３７４における）のいずれかによって起こり、それが、供給水の物理化学的（構造的、エネルギー的及び触媒的を含む）性質の変化を招く。供給水（アノード液又はカソード液）は、電界強さが非常に高いレベルに達することができる電極表面のすぐ近くで活性化されると考えられる。この区域は電気二重層（ＥＤＬ）と呼ぶことができる。
【００６５】
電気化学的活性化プロセスが継続する間、水双極子が電界とほぼ整列し、その結果、水素分子の水素結合の一部が破断する。さらには、カソード電極３７４で単結合水素原子が金属原子（たとえば白金原子）に結合することができ、アノード電極３７２で単結合酸素原子が金属原子（たとえば白金原子）に結合することができる。これらの結合原子は、それぞれの電極の表面上で二つの次元に拡散したのち、さらなる反応に関与する。また、他の原子及び多原子基が同様にアノード電極３７２及びカソード電極３７４の表面に結合することができ、その後、反応を受けることができる。表面で発生する酸素（Ｏ２）及び水素（Ｈ２）のような分子は、水の液相中の小さな気孔（たとえば気泡）にガスとして入ることができる、及び／又は、水の液相によって溶媒和することができる。それにより、これらの気相気泡は、水の液相中に分散又は他の手法で浮遊する。
【００６６】
気相気泡のサイズは、多様な要因、たとえば供給水に印加される圧力、供給水中の塩及び他の化合物の組成ならびに電気化学的活性化の程度に依存して異なることができる。したがって、気相気泡は、マクロバブル、マイクロバブル、ナノバブル及び／又はそれらの混合物をはじめとして、多様な異なるサイズを有することができる。マクロバブルを含む実施態様において、発生する気泡に適した平均気泡直径の例は、約５００マイクロメートル〜約１ミリメートルの範囲の直径を含む。マイクロバブルを含む実施態様において、発生する気泡に適した平均気泡直径の例は、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートル未満の範囲の直径を含む。ナノバブルを含む実施態様において、発生する気泡に適した平均気泡直径の例は、約１マイクロメートル未満の直径を含み、特に好適な平均気泡直径は、約５００マイクロメートル未満の直径を含み、さらに特に好適な平均気泡直径は、約１００ナノメートル未満の直径を含む。
【００６７】
表面分子は電極表面の気体の分子よりも水の中の分子に引き寄せられるため、アノード電極３７２及びカソード電極３７４の表面から離れる分子の間の引力によって気液界面に表面張力が発生する。対照的に、水のバルクの分子はすべての方向に等しく引かれる。したがって、起こりうる相互作用エネルギーを増すために、表面張力が電極表面の分子を水のバルクに入らせる。
【００６８】
気相ナノバブルが発生する実施態様において、ナノバブル（すなわち、約１マイクロメートル未満の直径を有する気泡）に含まれる気体もまた、それらの小さな直径にもかかわらず、液相水中で実質的な期間にわたり安定であると考えられる。理論によって拘束されることを望まないが、気泡の湾曲面が分子寸法に近づくとき、気液界面における水の表面張力が低下すると考えられる。これが、放散しようとするナノバブル本来の傾向を低下させる。
【００６９】
さらには、ナノバブル気液界面は、膜３６６をはさんで印加される電圧電位によって荷電する。電荷は、表面張力に対向する力を導入し、それがまた、ナノバブルの放散を減速又は防止する。界面における同種電荷の存在は見かけ表面張力を低下させ、電荷反発が、表面張力による表面最小化に対して反対方向に作用する。気液界面に味方するさらなる荷電物質の存在によって効果が増すこともできる。
【００７０】
気液界面の自然な状態はマイナスであると思われる。低い表面電荷密度及び／又は高い分極率を有する他のイオン（たとえばＣｌ-、ＣｌＯ-、ＨＯ2-及びＯ2-）もまた、水和電子と同じく、気液界面に味方する。また、水性ラジカルがそのような界面に存在することを好む。したがって、カソード液（すなわち、カソードチャンバ３７０を通って流れるサブストリーム）中に存在するナノバブルは負電荷を有するが、アノード液（すなわち、アノードチャンバ３６８を通って流れるサブストリーム）中のナノバブルはほとんど電荷を有しない（過剰なカチオンが自然な負電荷を相殺する）と考えられる。したがって、カソード液ナノバブルが、流体ライン３３８の収束点でアノード液サブストリームと混合したとき、その電荷を失う可能性は低い。
【００７１】
さらに、気体分子は、カソード電極３７４上の過剰な電位により、ナノバブル（たとえばＯ2-）内で荷電することができ、それにより、ナノバブルの全体電荷を増す。荷電ナノバブルの気液界面の表面張力は非荷電ナノバブルに対して低下することができ、それらのサイズが安定化することができる。これは、表面張力が表面を最小化させるが、荷電面は、同種電荷の間の反発を最小限にするために膨張する傾向を示すとき、定性的に認めることができる。また、電気分解に要するパワーに対して過剰なパワー損失による、電極表面の温度上昇が、局所ガス溶解度を下げることによってナノバブル形成を増大させることができる。
【００７２】
同種電荷間の反発力はそれらの離間距離の自乗として反比例的に増すため、気泡直径が減るとともに外向きの圧力が増大する。電荷の効果は、表面張力の効果を減らすことであり、表面張力は表面を減らす傾向にあるが、表面電荷はそれを膨張させる傾向にある。したがって、これらの対向する力が等しいとき、平衡状態に達成する。たとえば、気泡（半径ｒ）の内面における表面電荷密度がΦ（ｅ-／m2）であると仮定すると、外向きの圧力（「Ｐout」）は、ナビエ・ストークス方程式を解くことによって求めることができる。
【００７３】
【数１】
2012515634.tif 000003
【００７４】
式中、「Ｄ」は気泡の比誘電率であり（１と仮定する）、「ε0」は真空の誘電率（すなわち８．８５４pF／m）である。気体における表面張力による内向きの圧力（「Ｐin」）は次式によって求められる。
【００７５】
【数２】
2012515634.tif 000004
【００７６】
式中、「ｇ」は表面張力（２５℃で０．０７１９８ジュール／m2）である。したがって、これらの圧力が等しいならば、気泡の半径は次式によって求められる。
【００７７】
【数３】
2012515634.tif 000005
【００７８】
したがって、５ナノメートル、１０ナノメートル、２０ナノメートル、５０ナノメートル及び１００ナノメートルのナノバブル直径の場合、ゼロ過剰内圧の場合の計算電荷密度は、気泡表面積１平方ナノメートルあたりそれぞれ０．２０、０．１４、０．１０、０．０６及び０．０４ｅ-である。そのような電荷密度が電解セル３４６の使用によって容易に達成可能である。気泡における全電荷がパワー２／３に増大するまでナノバブル半径は増大する。平衡状態におけるこれらの状況の下、ナノバブル表面における水の有効表面張力はゼロであり、気泡中の荷電ガスの存在が安定なナノバブルのサイズを増大させる。気泡サイズにおけるさらなる減少は、それが内圧を大気圧未満まで低下させることになるため、示されないであろう。
【００７９】
電解セル３４６内の様々な状況において、ナノバブルは、表面電荷により、さらに小さな気泡に分割することもできる。たとえば、半径「ｒ」及び全電荷「ｑ」の気泡が、共有の体積及び電荷（半径ｒ1/2＝ｒ／２1/3、電荷q1/2＝q／２）の二つの気泡に分割すると仮定し、気泡間のクーロン相互作用を無視すると、表面張力（ΔＥST）及び表面電荷（ΔＥq）によるエネルギーにおける変化の計算は、
【００８０】
【数４】
2012515634.tif 000006
【００８１】
及び
【００８２】
【数５】
2012515634.tif 000007
【００８３】
を与える。
【００８４】
ΔＥST＋ΔＥqがマイナスであるとき起こるように全エネルギー変化がマイナスであるならば、気泡は準安定性であり、それにより、
【００８５】
【数６】
2012515634.tif 000008
【００８６】
が得られ、これが、半径と電荷密度（Φ）との間の関係を提供する。
【００８７】
【数７】
2012515634.tif 000009
【００８８】
したがって、５ナノメートル、１０ナノメートル、２０ナノメートル、５０ナノメートル及び１００ナノメートルのナノバブル直径の場合、気泡分割のための計算電荷密度は、気泡表面積１平方ナノメートルあたりそれぞれ０．１２、０．０８、０．０６、０．０４及び０．０３ｅ-である。同じ表面電荷密度の場合、気泡直径は一般に、気泡を二つに分割する場合よりも見かけ表面積をゼロに減らす場合のほうが約３倍の大きさである。したがって、ナノバブルは一般に、さらなるエネルギー入力がない限り分割しない。
【００８９】
さらには、粒子の表面上のナノバブルの存在は、電気化学的活性化プロセス中に同じく発生することができるミクロンサイズの気相気泡による粒子の吸着を増加させる。表面ナノバブルの存在はまた、この作用によって吸着することができる汚れ粒子のサイズを減らす。そのような吸着は、物品からの汚れ粒子の除去を支援し、再付着を防止する。そのうえ、気相ナノバブルによって達成される大きな気液表面積対体積比により、この界面に位置する水分子は、水の高い表面張力によって認められるように、より少ない水素結合によって保持される。他の水分子への水素結合のこの減少により、この界面水は、通常の水よりも反応性であり、より速やかに他の分子に水素結合して、それにより、より速やかな水和を示す。
【００９０】
たとえば、１００％の効率では、１アンペアの電流が毎秒０．５／９６，４８５．３モルの水素（Ｈ2）を生成するのに十分であり、これは、毎秒５．１８マイクロモルの水素に等しく、相応に、０℃の温度及び１気圧の圧力において毎秒５．１８×２２．４２９マイクロリットルの気相水素に等しい。これはまた、２０℃の温度及び１気圧の圧力において毎秒１２５マイクロリットルの気相水素に等しい。大気中の水素の分圧は実質的にゼロであるため、電解溶液中の水素の平衡溶解度もまた実質的にゼロであり、水素は気孔（たとえばマクロバブル、マイクロバブル及び／又はナノバブル）中に保持される。
【００９１】
電解溶液の流量が毎分０．１２USガロンであると仮定すると、毎秒７．５７１ミリリットルの水が電解セルを通って流れることになる。したがって、２０℃の温度及び１気圧の圧力において電解溶液１リットル中に含まれる気泡内には０．１２５／７．５７１リットルの気相水素がある。これは、液表面から逃げる気相水素及び溶解して溶液を過飽和させる気相水素を除いた溶液１リットルあたり０．０１６５リットルの気相水素に等しい。
【００９２】
１０ナノメートル直径のナノバブルの体積は５．２４×１０-22リットルであり、これは、疎水面に結合すると、約１．２５×１０-16平方メートルを覆う。したがって、溶液１リットル中、最大で約３×１０-19個の気泡があり（２０℃、１気圧）、合わさると、約４０００平方メートルの表面被覆能力がある。たとえば、ちょうど分子１個分の厚さの表面層を仮定すると、これは、５０ミリモルを超える活性表面水分子の濃度を提供する。この濃度は例示的な最大量を表すが、ナノバブルがより大きな体積及びより大きな内圧を有するとしても、表面被覆能力は大きいままである。さらには、ナノバブルが清浄効果を有するためには、汚れ粒子の表面の小さな割合がナノバブルによって覆われるだけでよい。
【００９３】
したがって、電気化学的活性化プロセス中に電解セル３４６中で発生した気相ナノバブルは、汚れ粒子に付着して電荷を移動させる場合に利益をもたらす。結果として得られる荷電し、コートされた汚れ粒子は、同種電荷間の反発により、互いからより容易に分けられる。汚れ粒子は溶液に入ってコロイド懸濁液を形成する。さらには、気水界面の電荷が表面張力に対向して、それにより、その効果及び結果的な接触角を減らす。また、汚れ粒子のナノバブルコーティングは、導入される大きめの浮揚性気相マクロバブル及びマイクロバブルの吸着を促進する。加えて、ナノバブルの大きな表面積は、適当な分子をより速やかに水和させることができる、有意な量のより反応性の水を提供する。
【００９４】
気相気泡（たとえばマクロバブル、マイクロバブル及びナノバブル）を含むＥＡ水は、出口ライン３６５ａ及び３６５ｂを介して電解セル３４６を出て、サブストリームが流体ライン３３８で再収束することができる。アノード液流及びカソード液流は洗浄又はすすぎサイクルにおける使用の前にブレンドすることができるが、これらは、はじめは平衡状態にはなく、それらの電気化学的活性化状態を一時的に保持する。先に詳述したように、代替態様において、アノード液流及びカソード液流は、回転槽２２中に小出しされるまでは別々にしておくことができる。したがって、ＥＡ水は、液相水中に分散／浮遊した気相気泡を含有する。これは、洗浄又はすすぎサイクル中に必要とされる水の量を減らすことができ、また、洗浄動作を実施するために必要とされるサイクルの回数を減らすことができる。
【００９５】
図５は、イオン交換膜を使用せずに流体ライン４３６を通って流れる水を電気化学的に活性化するための、電解セル３１８（図２に示す）に代わる例である電解ユニット４１８を示す略図である。電解ユニット４１８はまた、洗浄システムにおける使用のために水を電気化学的に活性化するための、電解ユニット１８（図１に示す）、電解ユニット１１８及び１５０（図２に示す）ならびに電解ユニット２６２（図３に示す）に代わる適当な代替設計である。
【００９６】
図５に示すように、電解ユニットは、流体ライン４３６及び４３８と直接係合することができ、反応チャンバ４７６、アノード電極４７８及びカソード電極４８０を含む電解セル４４６を含む。反応チャンバ４７６は、電解セル４４６の壁、アノード電極４７８及びカソード電極４８０が配置されている容器もしくは導管の壁又はアノード電極４７８及びカソード電極４８０そのものによって画定することができる。アノード電極４７８及びカソード電極４８０に適した材料及び構造は、アノード電極３７２及びカソード電極３７４（図４に示す）に関して先に詳述したものを含む。
【００９７】
動作中、供給ライン４３６を介して水が反応チャンバ４７６に導入され、アノード電極４７８及びカソード電極４８０にかけて電圧電位が印加される。これが水を電気化学的に活性化し、アノード電極４７８及びカソード電極４８０の近くにある、又はそれらと接触する水の部分が、電解セル３４６に関して先に詳述した同じ手法で気相気泡を発生させる。したがって、電解セル４４６を通って流れる水は、液相水中に分散又は他の手法で浮遊した気相気泡を含有する。しかし、電解セル３４６に比較すると、ＥＡ水は、電解セルから上流又は電解セル内で分割されたのち電解セル内又は電解セルから下流で再収束するのではなく、電気分解プロセス全体中でブレンドされる。したがって、結果として得られるＥＡ水は、液相水中に分散／浮遊した気相気泡を含有し、それが、先に詳述したように液体の清浄効率を高める。
【００９８】
代替浮遊機構
代替態様において、電解セル（たとえば電解セル３４６及び４４６）のような流体処理構成部品によって生成されるＥＡ液以外の機構を介して微生物浮遊を達成することができる。他の浮遊機構の特定の例は、たとえば、小出しされる水のＯＲＰを変化させる（プラスのＯＲＰ、マイナスのＯＲＰ又は両方の組み合わせを有する小出しされる水を生成する）機構を含む。たとえば、通常の水道水を、高められた清浄効果を有するマイナスのＯＲＰ（たとえば−５０ミリボルト〜−６００ミリボルト）を有するように変性させることができることがわかった。これらの増強された清浄効果は、たとえば、小出しされる水の中で表面上に微生物を浮遊させるように働くことができる。マイナス（及び／又はプラス）のＯＲＰは、本明細書に記載される電解セルによって達成することができるが、他の機構によって、たとえば、小出しされる水を、水のＯＲＰを変化させるゼオライトのような物質を含むフィルタ又は他の機構に通すことによって達成することもできる。
【００９９】
たとえば、一つの実施態様において、電解ユニット１８、１１８、１５０、２６２、３１８及び／又は４１８に代えて、流体ライン（たとえば、図３に示す流体ライン３３６及び３３８ならびに図４に示す流体ライン４３６及び４３８）を通って流れる水のＯＲＰを変化させるための一つ以上の液体活性化物質を組成的に含む媒体を含有する流体処理構成部品である一つ以上の媒体容器を用いることもできる。本開示の洗浄システムとの使用に適した媒体カートリッジの例は、米国特許出願第１２／６３９，６２２号及び第１２／６３９，６２８号に開示されているものを含む。
【０１００】
媒体における使用に適した液体活性化物質の例は、多孔性鉱物、たとえば多孔性アルミノケイ酸塩鉱物（たとえばゼオライト）を含む。媒体における使用に適したゼオライトの例は、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、セリウム（Ｃｅ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、リチウム（Ｌｉ）及びマグネシウム（Ｍｇ）の一つ以上を含有することができるアルミノケイ酸塩鉱物の水和及び無水構造を含む。媒体１８１８における使用に適したゼオライトの例は、方沸石、アミチ沸石、バレル沸石、ベルベルヒ沸石、ビキタ沸石、ボッグス沸石、ブリュースター沸石、菱沸石、斜プチロル沸石、コウルス沸石、ダキアルディ沸石、エディントン沸石、剥沸石、エリオン沸石、フォージャス沸石、フェリエ沸石、ガロン沸石、ギスモンド沸石、ゴビンス沸石、グメリン沸石、ゴナルド沸石、グーズクリーク沸石、重土十字沸石、輝沸石、濁沸石、レビ沸石、マッシィ沸石、メルリーノ沸石、モンテソンマ沸石、モルデン沸石、中沸石、ソーダ沸石、オフレ沸石、パラソーダ沸石、ポーリン沸石、パーリアル沸石、十字沸石、ポルクス石、スコレス沸石、ステラ沸石、灰束沸石、トムソン沸石、ツァーニック沸石、ワイラケ沸石、ウェルズ沸石、ウィルヘンダーソン沸石、湯河原沸石、それらの無水形態及びそれらの組み合わせを含む。媒体における使用のための市販ゼオライトの例は、約２．３g／cm3の平均密度及び＋４０メッシュの呼び粒度を有する、KMI Zeolite, Inc.（Sandy Valley, NV）の斜プチロル沸石を含む。
【０１０１】
また、非ゼオライト物質又は機構を利用することもできる。媒体における使用に適した非ゼオライト物質の例は、樹脂、ギョガン石、ギロル石、シャンファ石、ケホアイト、ロウダル石、マリコパ石、オーケン石、パハサパ石、パルテ沸石、ブドウ石、ロッジァン石、タカラン石、チップトップ石、トベルモリー石、ヴィゼ沸石及びそれらの組み合わせを含む。適当な樹脂の例は、イオン交換樹脂、たとえば、活性基（たとえばスルホン酸基、アミノ基、カルボン酸基など）を含有する架橋芳香族構造（たとえば架橋ポリスチレン）を有するものを含む。イオン交換樹脂は、たとえば樹脂ビーズのような多様な媒体中に提供することができる。これらの非ゼオライト鉱物は、ゼオライトと組み合わせて、又はゼオライトの代わりとして媒体中に使用することができる。
【０１０２】
媒体は、多様な媒体形態、たとえばセラミックボール、ペレット、パウダーなどで提供されることができる。たとえば、媒体カートリッジ中に保持されている間、媒体は、流体ライン（たとえば流体ライン３３６及び３３８ならびに流体ライン４３６及び４３８）の間で媒体カートリッジを通って流れる水を処理して、それにより、イオン交換によってマイナスのＯＲＰ（及び／又はプラスのＯＲＰ）を水に付与する。媒体は、望ましくは、少なくとも約−５０mVのマイナスのＯＲＰ及び／又は少なくとも約＋５０mVのプラスのＯＲＰを水に付与する。もう一つの例において、媒体は、望ましくは、少なくとも約−１００mVのマイナスのＯＲＰ及び／又は少なくとも約＋１００mVのプラスのＯＲＰを水に付与する。先に詳述したように、ＯＲＰを変化させると、電解セル３４６及び４４６に関して先に詳述したように、小出しされるＥＡ水は粒子及び微生物を浮遊させることができる。
【０１０３】
電気穿孔電極
先に詳述したように、たとえば、本開示の電気穿孔電極（たとえば電極４８、１４８、１６０、３４８及び４４８）は、アースに対する電位をＥＡ水中に付与、誘発又は他の手法で生じさせる電気導体、リード、プローブ又は他の電気接点である。電気穿孔電極の以下の詳述は、電気穿孔電極が本開示の各実施態様に適用可能であるという理解のうえ、電極３４８（図４に示す）を有する電解ユニット３１８を参照して行う。
【０１０４】
電解セル３４６を出るＥＡ水（又は他の電気化学的に処理された液体又は未処理の液体）は電極３４８と接触することができ、電極３４８は、流体ライン３３８を通って流れるＥＡ水中に電位を付与、誘発又は他の手法で生じさせるように構成されている。先に詳述したように、微生物の細胞に印加される結果的な電界が十分な大きさであるならば、電界は、電気穿孔及び／又は電気液圧ショックのような機構によって微生物に対して不可逆的な損傷又は破壊を加えることができる。
【０１０５】
一つの実施態様において、電極３４８は、電極３４８の一部分が流体ライン３３８を通って流れるＥＡ水と物理的に接触するように流体ライン３３８の側壁に挿入することができる導電性のスパイク又は「とげ」によって形成される。代替態様において、流体ライン３３８は、少なくとも部分的に導電性材料、たとえば金属及び／又は導電性ポリマーでできていることができる。たとえば、流体ライン３３８は、電線路３４８ａに電気的に接続される銅でできた区分を含むことができる。例示的態様において、電極３４８は、電解セル３４６から離れており、それに対して外部にあり、対応するリターン電極（たとえば、反対の極性の電極及び／又は電気穿孔電極のための回路接地に相当する電極）を有しない。本開示の電気穿孔電極に適した電極設計のさらなる例は、米国特許出願第１２／６３９，６２２号及び第１２／６３９，６２８号に開示されているものを含む。
【０１０６】
電線路３４１及び／又は制御電子部品３４４を介する電源は、ＡＣ及び／又はＤＣ電圧（たとえばプラスの電圧）を電極３４８、ひいては流体ライン３４８中のＥＡ水に送るように構成されていることができる。たとえば、ＥＡ水に印加されるこのさらなる電位が、微生物に加えられる電気穿孔／電気液圧ショックを増大させることができる。代替態様においては、様々な電圧及び電圧パターンを使用することができる。さらには、アースが、電極３４８、ディスペンサ（たとえばディスペンサ３４）によって送り出されるＥＡ水ならびに物品及び回転槽（たとえば回転槽２２）によって形成される電気回路を完成させるように働くことができる。
【０１０７】
駆動電圧パターンの電気的特性は、装置の設計及び微生物への液体の適用方法に基づくことができる。一例において、電極に印加される駆動電圧は、２５KHz〜８００KHzの範囲の周波数及び５０ボルト〜１０００ボルトrmsの電圧を有することができる。しかし、印加電流は非常に低い、たとえば０．１５ミリアンペアのオーダであることができる。電圧パターンは、ＤＣパターン及びＡＣパターン又は両方の組み合わせであることができる。電圧波形は、適当なタイプ、たとえば方形波、正弦波、三角波、のこぎり波及び／又は任意の波（任意パターン生成器から）であることができる。一例において、波形は、様々な波形の間で連続的に変化する。たとえば、電圧電位のプラス（又はマイナス）側が電極３４８に印加され、処理される表面（又は空間の体積）の電位が回路接地（たとえばアース）として働く。加えて、波形及び電圧レベルは異なる微生物に異なるふうに影響することができる。したがって、これらのパラメータは、特定の微生物の死滅を増強するように変更することもできるし、多様な異なる生物を効果的に処理するために適用中に変化させることもできる。
【０１０８】
電極３４８に印加することができる適当な電圧の例は、非限定的に、５０ボルトrms〜１０００ボルトrms、５００ボルトrms〜７００ボルトrms又は５５０ボルトrms〜６５０ボルトrmsの範囲のＡＣ電圧を含む。一つの特定の実施態様は約６００ボルトrmsの電圧を電極３４８に印加する。電極３４８に印加することができる電圧の周波数の例は、非限定的に、２０KHz〜１００KHz、２５KHz〜５０KHz、３０KHz〜６０KHz又は約２８Khz〜約４０KHzの範囲内の周波数を含む。一つの特定の実施態様は約３０KHzの電圧を電極３４８に印加する。
【０１０９】
図６Ａは、一つの特定の例において電極３４８に印加することができる電圧パターンを示す波形図である。この例において、波形の形状は、正弦波と方形波との組み合わせである。しかし、波形は、他の形状、たとえば正弦波、方形波又は他の波形を有することもできる。印加電圧は、液体が電極のアダプタ２４０を通って流れるとき６００ボルトrms（ｐ−ｐ値で約１０００〜１２００ボルト）のＡＣ電圧及び約３０KHzの周波数を有する。この例において、装置（たとえばスプレーボトル）が電気化学的に活性化された液体を処理される表面に小出しするとき、周波数は実質的に一定のままである。別の例において、周波数は約４１KHz〜４６KHzの範囲に維持される。
【０１１０】
別の例において、洗浄システム（たとえば洗浄システム１０、１１０及び２１０）がＷＡ水を処理される表面（たとえば、回転槽２２、１２２及び２２２中の物品）に小出しするとき、周波数は既定の範囲で変化する。たとえば、制御電子部品３４４が、周波数下限と周波数上限との間の範囲内、たとえば２０KHz〜１００KHz、２５KHz〜５０KHz及び３０KHz〜６０KHzの周波数を掃引することができる。
【０１１１】
図６Ｂは、もう一つの特定の例において、電圧が電極３４８に印加される時間に対して周波数を示す波形図である。この例において、たとえば、周波数は、三角波形として、約１秒の期間で、周波数下限から周波数上限までランプアップしたのち、周波数下限までランプダウンする。もう一つの例において、制御回路が、０．１秒〜１０秒の期間で、周波数を周波数下限から周波数上限まで（及び／又は周波数上限から周波数下限まで）ランプさせる。他のランプ周波数範囲を使用することもでき、それぞれのランプアップ及びランプダウン期間は、同じであることもできるし、互いに異なることもできる。様々な微生物が様々な周波数で不可逆的電気穿孔を受けるかもしれないため、印加電圧の死滅効果は様々な周波数の間で掃引されて、様々な微生物に対する有効性を潜在的に増大させる。たとえば、周波数の掃引は、様々な微生物の様々な共振周波数で電位を印加する場合に効果的であるかもしれない。
【０１１２】
図６Ｃに示す例において、周波数は、のこぎり波形として、３０KHz〜６０KHzで掃引される。他の波形を使用することもできる。
【０１１３】
図７Ａは、ディスペンサ３３４から小出しされる出力３７６を示す図であり、出力３７６の個々の小滴は、ディスペンサ３３４から処理される表面３７８まで異なる経路をたどることができる。ディスペンサ３３４は、洗浄システムディスペンサ（たとえばディスペンサ３４、１３４及び２３４）であり、電極３４８を含む。表面３７８は、洗浄システムの回転槽（たとえば回転槽２２、１２２及び２２２）及び／又は回転槽中に保持された一つ以上の物品の表面であることができ、接地、たとえばアースへの導電を有してもよいし、有しなくてもよい。荷電ＥＡ水は、ディスペンサから回転槽（たとえば、図１に示すディスペンサ３４から回転槽２２）に小出しされるとき、導電性の浮遊媒体を形成して、それにより、電極３４８から回転槽及び／又は回転槽中に保持された物品の表面までの導電路を形成する。
【０１１４】
図７Ｂは、出力３７６を表面３７８（図７Ａに示す）に小出しすることによって達成される電気穿孔機構の例を示す図である。先に詳述したように、表面３７８に小出しされた出力３７６は、導電性浮遊媒体を形成することがわかっている。図７Ｂは、出力３７６からの液体によって表面３７８から浮遊する微生物の細胞膜３８０に印加される結果的な電界「Ｅ」を示す。たとえば、出力３７６及び表面３７８に小出しされる液体がいっしょになって電極３４８から表面３７８への導電路を形成する。
【０１１５】
電極３４８からＥＡ水に印加される交番電位の付加が、小出しされる出力に有意に増強された衛生化作用を付与すると考えられる。この現象が不可逆的電気穿孔に関連するかもしれない。一つの特定の実施態様において、交番電位は、６００ボルト、２８KHzで特に効果的であり、様々な微生物に関して可変性の効果を有すると思われる。しかし、他の実施態様においては、他の電圧及び周波数を使用することもできる。
【０１１６】
細胞死の前の電気穿孔は、少なくとも０．５ボルトの膜内外電位差によって達成可能である（たとえば、膜厚さは一般に約３ナノメートルである）。構造に依存して、そのような電位は、約１０キロボルト／cm以上のパルスを要することがある。たとえば細胞毒素の存在においては、又は通常は不可逆的に形成される孔が再封止することを防ぐためのさらなる機構が利用可能である場合には、低めの電位が効果的であるかもしれない。電気穿孔は一般には低めの電位で「可逆的」ツールとして使用されるが、これらの条件下でも、多くの場合、細胞の小さな割合しか回復しないと認識されていることが留意されるべきである。
【０１１７】
細胞は、多量の細胞膜を損失した場合でも比較的長期間生存することができるため、細胞膜中の穴の形成は一般に、それだけで細胞死を生じさせるには不十分である。細胞死は、細胞に出入りする物質の電気泳動及び電気浸透動（毛管電気泳動）によって生じることができる細胞の代謝状態の混乱により起こる。拡散だけでは一般に低速すぎる。電気泳動及び電気浸透を達成するためには、図７Ｃに示すように、十分なパワーが表面内で放散されるべきである。
【０１１８】
様々な微生物が様々な全表面電荷及び電荷分布を有し、したがって、細胞死の点で互いに異なるふうに反応する。微生物はまた、揺動する電位界中で異なるふうに挙動し、最大吸収に関して異なる共振周波数を有する（ひいては、水溶液に対する最大の運動を有して、その代謝に最大限の混乱を生じさせる）。出入りの動きは主に電位勾配に依存する。系が共振状態にあるとき、増大した効果が起こる。
【０１１９】
小出しされる水滴は様々な速度で下降し、高速で交番する電位（たとえば２８kHz）に関する場合、時間差が有意になることがある。降下速度（滴のサイズ、流量及びノズル直径に依存する）が、着地する滴の間の時間差を決定するが、これは、３６マイクロ秒の電位サイクル時間の数倍から多数倍になる可能性が高い。
【０１２０】
孔が開いた細胞は、細胞毒素の侵入に対するバリヤを有しないため、荷電ＥＡ水中で細胞毒素の影響をはるかに受けやすい。交番電位ととも送られる潜在的な細胞毒素は、過酸化物、塩素酸化物及び他の酸化還元剤、たとえば超酸化物、オゾン及び一重項酸素ならびに重金属イオン、たとえば第二銅イオン及び／又は銀イオンである。荷電ナノバブルは、電界中で移動し、表面から物質を吸着することができる。さらには、界面活性であるため、たとえば図７Ｃに示すように、孔の再封止を妨害し、その細胞毒性界面活性分子を孔の部位に優先的に送ることができる。
【０１２１】
上記を考慮すると、荷電ＥＡ水は、小さな荷電気泡の生成のおかげで清浄剤として作用する。これらの気泡が汚れ粒子／微生物に付着し、それによって電荷を移す。荷電し、コートされた粒子は、同種電荷間の反発によって互いから分離し、浮遊物として溶液に入る。小さな気泡による汚れのコーティングは、清浄中に導入されるより大きな浮揚性気泡によるその吸着を促進し、したがって、清浄プロセスを支援する。同時に、さらなる電極３３４によって発生する電位によって微生物を電気穿孔し、死滅又は他の手法で除去することができ、それにより、表面上の微生物の数が減る。したがって、衛生化能力を高めるためには、電気穿孔を使用して、たとえば、たとえば水性流体を介して高電圧を接地（たとえばアース）に放電することによって微生物作用のより一貫した効果的な破壊を達成することができる。
【０１２２】
また、電解セル３４６によって生成されたＥＡ水と電極３４８によって印加される電界との組み合わせが相乗効果を有するということがわかった。ＥＡ水中で発生した荷電ナノバブルが電界中を移動するとき、それらが微生物を吸着し、受け入れ面及び／又は物品から分離させると考えられる。微生物を受け入れ面及び／又は物品から分離させて微生物を水中に浮遊させることにより、電極３４８によって受け入れ面及び／又は物品に沿って発生する電界はより容易に微生物細胞に印加される。微生物が受け入れ面及び／又は物品と接触しているならば、電界はより容易に表面接地中に放電され、生物細胞の不可逆的電気穿孔を創製する効果が低下するおそれがある。細胞が浮遊した状態で、印加される交番電界は前後に揺動して細胞に損傷を加える。
【０１２３】
シンク・水栓タイプ洗浄システム
本開示のもう一つの態様は、アルカリ性液と酸性液とのブレンドを含むことができる荷電ＥＡ水を使用するシンク・水栓タイプ洗浄システム及び方法に関する。シンク・水栓タイプ洗浄システムとの荷電ＥＡ液の以下の詳述もまた、本開示の荷電ＥＡ液は多様な異なる液体から得ることができるという理解のうえ、水（たとえば荷電ＥＡ水）を参照して行う。荷電ＥＡ液／水の使用はまた、シンク・水栓タイプ洗浄システムに関して以下に詳述する手法と同様にして、シャワー・バス洗浄システムにも適用することができる。
【０１２４】
図８〜１２は、シンク・水栓タイプ洗浄システムとの電解セルアセンブリの使用を示す。図８に示すように、洗浄システム５１０は、流し台５１２、液供給源５１４及び５１６、電解ユニット５１８及び水栓アセンブリ５２０を含む。電解ユニット５１８は、液供給源５１４と水栓アセンブリ５２０との間の適当な場所に固定することができ、電解ユニット１８（図１に示す）、電解ユニット３１８（図４に示す）及び電解ユニット４１８（図５に示す）に関して先に詳述した同じ手法で作動することができる電動式ユニットである。電解ユニット５１８はまた、水栓５３０の従来の水入口ラインに接続可能な内蔵ユニットであってもよく、電線路５２１を介して外部電源（図示せず）に電気的に接続されてもよい。
【０１２５】
図示するように、水栓アセンブリ５２０は、従来の手法で配設することができる流体ライン５２２、５２４、５２６及び５２８、水栓５３０ならびにスプレヤー５３２を含む。たとえば、流体ライン５２２は、液供給源５１４から電解セル５１８を介して温水を受け、その温水を水栓５３０に供給する温水ラインであってもよい。したがって、流体ライン５２４は、流体ライン５２２と別個の食器洗浄機とを接続する温水ラインであってもよい。一つの実施態様において、食器洗浄機は、先に詳述したように作動することができ、ＥＡ水を電解セル５１８から受けることができる。流体ライン５２４は、液供給源５１６から冷水を受け、その冷水を水栓５３０に供給する冷水ラインであってもよい。
【０１２６】
水栓５３０は、アクチュエータハンドル５３４及びディスペンサ５３６を含み、従来の手法で作動することができる。したがって、アクチュエータハンドル５３４を動かすと、水が液供給源５１４から電解セル５１８に流れ込むことができる。先に詳述したように、電解セル５１８は、水を電気化学的に活性化して、それにより、流体ライン５２２を介してＥＡ水を水栓５３０に提供する。さらには、電解ユニット５１８は、電極４８（図１に示す）、電極３４８（図４に示す）及び４４８（図４に示す）と同じ手法で機能して、アースに対する電位をＥＡ水中に付与、誘発又は他の手法で生じさせることができる一つ以上の電気穿孔電極（図示せず）を含む。
【０１２７】
電解ユニット５１８の電気穿孔電極は、電解ユニット５１８の電解セルよりも下流の適当な場所に配置することができ、ＥＡ水と電気的に接触するように構成されている。たとえば、電気穿孔電極は、流体ライン５２２、流体ライン５２８、スプレヤー５３２及び／又はディスペンサ５３６に配置することができる。一つの実施態様において、電気穿孔電極は、スプレヤー５３２及び／又はディスペンサ５３６に固定することができ、電線路４８ａ（図１に示す）に対応する電線路が流し台５１２を通過して電解ユニット５１８中の制御電子部品まで延びることができる。さらには、電気穿孔電極から下流の流路は、望ましくは、荷電ＥＡ水がスプレヤー５３２及び／又はディスペンサ５３６から小出しされる前に接地される程度を下げるために電気的に分離されている。たとえば、流体ライン５２８及び／又はスプレヤー５３２は、荷電ＥＡ水を電気的に分離することができる誘電体でできていることができる。
【０１２８】
ユーザはまた、ＥＡ水の流れをスプレヤー５３２に向け直すことができ、スプレヤーは、流体ライン５２８を介して水栓５３０からＥＡ水を受けることができる。したがって、以下に詳述するように、一つの適当な実施態様において、電気穿孔電極は、スプレヤー５３２、たとえばスプレヤー５３２の先端に固定されている。この実施態様は、米国特許出願第１２／６３９，６２２号及び第１２／６３９，６２８号に詳述されているように、スプレヤー５３２が手持ちのスプレヤーとして機能することを可能にする。
【０１２９】
ブレンドされるにもかかわらず、酸性水及びアルカリ性水は、それらのイオン性及び気相気泡を、ディスペンサ５３６及び／又はスプレヤー５３２から小出しされるのに十分な期間にわたり保持する。そして、荷電ＥＡ水は、化学清浄製品（たとえば石けん及び洗剤）の使用を要することなく、多様な物品を清浄するために使用することができる。これは、他の手法ならば化学清浄製品を吸収し、保持してしまうおそれのある食品系物品、たとえば果物及び野菜を清浄する場合に特に適している。
【０１３０】
図９は、洗浄システム５１０（図８に示す）に対して第二の洗浄システムである洗浄システム６１０を示し、対応する参照番号が「１００」を加算されている。図９に示すように、洗浄システム６１０はさらに電解ユニット６３８を含み、電解ユニット６３８は、液供給源６１６と水栓アセンブリ６２０との間の適当な場所に固定することができ、電解ユニット１８（図１に示す）、電解ユニット３１８（図４に示す）及び電解セル４１６を含む電解ユニット（図５に示す）に関して先に詳述した同じ手法で作動することができる。
【０１３１】
電解ユニット６３８はまた、水栓６３０の従来の水入口ラインに接続可能な内蔵ユニットであってもよく、電線路６３９を介して外部電源（図示せず）に電気的に接続されてもよい。したがって、図７に示す実施態様は、一対の電解セルを、洗浄システム２１０（図２に示す）に関して先に詳述した同じ手法で組み込むことを可能にする。この構造は、液供給源６１４及び６１６からの水流が互いに独立して選択的に電気分解プロセスを受けてＥＡ水流を生成することを可能にする。さらには、電解ユニット５１８及び６３８の電気穿孔電極（図示せず）は、電解ユニット５１８及び６３８の電解セルの下流の適当な場所に配置することができ、ＥＡ水と電気的に接触して、ＥＡ水中に電位を付与、誘発又は他の手法で生じさせるように構成されている。
【０１３２】
図１０は、洗浄システム５１０（図８に示す）に対して第三の洗浄システムである洗浄システム７１０を示し、対応する参照番号が「２００」を加算されている。図１０に示すように、洗浄システム７１０は、電解ユニット５１８、６１８及び６３８の代わりに（及び／又はそれに加えて）電解ユニット７４０を含む。この実施態様において、電解ユニット７４０は、水栓７３０とスプレヤー７３２との間の適当な場所に固定することができ、それにより、スプレヤー７３０に向け直される水流が電気分解プロセスを受けることを可能にする。これは、スプレヤー７３０に向け直された温水及び／又は冷水が、ディスペンサ７３６から小出しされる水とは別に、一つの電解ユニットで電気分解プロセスを受けることを可能にする。
【０１３３】
一つの実施態様において、電解ユニット７４０はまた、スプレヤー７３２と電気的に連絡していることができ、それにより、電解ユニット７４０のアクティブ化がスプレヤー７３２の動作と一致することを可能にする。この連絡は、スプレヤー７３２が水を向け直して流体ライン７２８に通すとき、電解ユニット７４０の動作を調整する場合に利益をもたらす。さらには、電解ユニット７４０の電気穿孔電極（図示せず）は、電解ユニット７４０の電解セルの下流の適当な場所に、たとえば流体ライン７２８に沿って、及び／又はスプレヤー７３２に配置することができる。これが、電気穿孔電極が、流体ライン７２８及び／又はスプレヤー７３２を通って流れるＥＡ水と電気的に接触して、スプレーされる前にＥＡ水中に電位を付与、誘発又は他の手法で生じさせることを可能にする。
【０１３４】
図１１は、洗浄システム５１０（図８に示す）に対して第四の洗浄システムである洗浄システム８１０を示し、対応する参照番号が「３００」を加算されている。図１１に示すように、洗浄システム８１０は、電解ユニット５１８、６１８、６３８及び７４０の代わりに（及び／又はそれに加えて）電解ユニット８４２を含む。この実施態様において、電解ユニット８４２は水栓８３０に一体に接続されることができ、それがまた、温水及び／又は冷水が一つの電解ユニットで電気分解プロセスを受けることを可能にする。
【０１３５】
さらには、電解ユニット８４２はまた、アクチュエータハンドル８３４と電気的に連絡していることができ、それにより、電解ユニット８４２のアクティブ化がアクチュエータハンドル８３４の動作と一致することを可能にする。たとえば、ハンドルアクチュエータ８３４は、水がディスペンサ８３６及び／又はスプレヤー８３２を通って流れるときには電解ユニット８４２を接続し、水がディスペンサ８３６及び／又はスプレヤー８３２を通って流れないときには電解ユニット８４２を接続解除するスイッチを作動させることができる。この連絡は、水栓８３０が使用されているとき、電解ユニット８４２の動作を調整する場合に利益をもたらす。
【０１３６】
さらには、電解ユニット８４２の電気穿孔電極（図示せず）は、電解ユニット８４２の電解セルの下流の適当な場所、たとえばディスペンサ８３６に配置することができる。これが、電気穿孔電極が、ディスペンサ８３６を通って流れるＥＡ水と電気的に接触して、小出しされる前にＥＡ水中に電位を付与、誘発又は他の手法で生じさせることを可能にする。
【０１３７】
図１２は、電解ユニット５１８、６１８、６３８、７４０及び８４２に適した設計である電解ユニット９４４を示す略図である。図１２に示すように、電解ユニット９４４は、ハウジング９４６、制御電子部品９４８、電解セル９５０及び電極９５２を含み、電解ユニット１８（図１に示す）、電解ユニット３１８（図４に示す）及び電解ユニット４１８（図５に示す）と同じ手法で機能することができる。
【０１３８】
ハウジング９４６は、流体ライン９５４及び９５６の間に固定することができ、流体ライン９５４及び９５６は、電解ユニット９４４の場所に依存して、システム５１０、６１０、７１０及び８１０の一つ以上の流体ラインであることができる。たとえば、電解ユニット９４４が電解ユニット５１８に対応する図８に示す実施態様において、流体ライン９５４は、液供給源５１４を電解ユニット５１８／９４４と相互接続することができ、流体ライン９５６は流体ライン５２２に対応することができる。あるいはまた、電解ユニット９４４が電解ユニット７４０に対応する図１０に示す実施態様において、流体ライン９５４は、電解ユニット７４０／９４４に対して流体ライン７２８の上流部分に対応することができ、流体ライン９５６は、電解ユニット７４０／９４４に対して流体ライン７２８の下流の、スプレヤー７３２に接続する部分に対応することができる。
【０１３９】
制御電子部品９４８は、制御電子部品４８（図１に示す）、電子部品３４８（図４に示す）及び電子部品４４８（図５に示す）に関して先に詳述した同じ手法で電解ユニット９４４の動作を指示することができ、動作中、電線路９５８からの電力を電解セル９５０（電線路９５０ａを介して）及び電極９５２（電線路９５２ａを介して）に中継するように構成されている。
【０１４０】
電極９５２は、流体ライン９５６に沿って配置されて、流体ライン９５６を通って流れるＥＡ水中に、アースに対する電位を付与、誘発又は他の手法で生じさせる電気導体、リード又は他の電気及び／又は電磁構成部品である。したがって、先に詳述したように、電極９５２は、電解セル９５０の下流の適当な場所に配置することができる。たとえば、電極９５２は、流体ライン（たとえば流体ライン５２２、５２８、６２２、６２６、６２８及び７２８）、スプレヤー（たとえばスプレヤー５３２、６３２、７３２及び８３２）及び／又はディスペンサ（たとえばディスペンサ５３６、６３６、７３６及び８３６）に配置することができる。
【０１４１】
図１２にさらに示すように、アクチュエータ９６０は、電線路９５８からの電源と制御電子部品９４８との間に直列に結合され、アクチュエータ９６０の状態に依存して、電源を制御電子部品９４８のパワー入力に結合し、それから結合解除するように働く。この実施態様において、アクチュエータ９６０は、アクチュエータハンドル（たとえばアクチュエータハンドル５３４、６３４、７３４及び８３４）、スプレヤートリガ（たとえばスプレヤー５３２、６３２、７３２及び８３２のトリガ）及び／又は他の類似の作動装置に対応することができる。
【０１４２】
たとえば、アクチュエータがスプレヤー５３２のスプレートリガに対応する実施態様（図８に示す）においては、水栓アセンブリ５３０を回して水を液供給源５１４から少なくとも流体ライン５２２に通して流れさせるとき、ユーザはまた、スプレヤー５３２のスプレートリガ（すなわちアクチュエータ９６０）を押すことができる。これが電線路９５８の回路を閉じて、それにより、制御電子部品９４８が電解セル９５０及び電極９５２を接続することを可能にする。そして、結果として得られる、電解セルを通って流れ、電極９５２を通過する水は、電気化学的に活性化され、荷電されて、スプレヤー５３２から噴出される荷電ＥＡ水を提供する。スプレートリガ（すなわちアクチュエータ９６０）から圧が除かれると、電線路９５８の回路が開き、それにより、制御電子部品９４８をして電解セル９５０及び電極９５２を除勢させる。したがって、ディスペンサ５３６を通って流れ続ける水は荷電されず、電気化学的に活性化されない。この構造は、流し台５１２中の物品を清浄するために荷電ＥＡ水が小出しされるべきときをユーザが制御することを可能にする。
【０１４３】
いくつかの実施態様に関して本開示を説明したが、当業者は、本開示の真意及び範囲を逸脱することなく、形態及び詳細における変更を加えることができることを認めるであろう。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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