JP2007521133A - 水の貯蔵容器を処理するための電解装置 - Google Patents

Abstract

塩化物イオンなどのハロゲン化物イオンを含有する水などの汚染された電解溶液の貯蔵容器内に配置して、水を電解し、それによって汚染された水の貯蔵容器を消毒又は殺菌するための、電源内蔵型、自蔵型電解装置。汚染された水の貯蔵容器は、河川の水又は他の屋外源で満たされた水容器であることができ、あるいは台所の容器、冷却装置、水タンク、溜池などに保持された汚染された都市上水であることができる。自蔵型本体によって、電解装置が貯水上に浮遊し、貯水中で自蔵型であり続けることができる。好ましい装置は小型且つ携帯型であり、電池を動力源とする確実に生産性のある電解セルを含む。装置を推進するための手段もまた提供され、これは、好ましくは電解セルを介して水をポンプ送水するポンプである。

Description

本発明は、水の貯蔵容器又は他の電解質溶液の貯蔵容器を処理するための、電解セルを有する電解装置に関する。

世界中の人々は、飲用、調理、入浴、洗浄、及び他の個人的用途のために毎日水を使用している。多くの国では、自治体の水処理を介して、消費する又は身体と接触するのに比較的安全に水の供給が行われている。そのような自治体による処理は、通常、水を処理して水中の有害な微生物を死滅させるために、塩素又はオゾンなどの化学物質を使用する。それでもなお、このような供給は、細菌及び他の病原体のすべてを死滅させるのに完全に有効ではなく、不完全な処理作業の結果として細菌及び他の病原体で汚染される可能性がある。多様な状況において、これらの汚染物質は、水が使用される前に除去又は中和されなければならない。例えば、多くの医療用途及び特定の電子部品の製造では、極めて純粋な水が必要である。更に一般的な例として、水を消費したり入浴に使用したりする前に、あらゆる有害な汚染物質が除去されなければならない。近代的な浄水手段にも関わらず、一般住民は危険に曝されており、特に、乳幼児や免疫不全の人はかなりの危険に曝されている。多くの国では、地球上の人口のうちかなりの割合に対して、「水道水」、即ち共同体又は個人の住宅に供給可能な適度に新鮮で安全な水が供給されておらず、湖、池、小川、河川、井戸、溜池、泉などの地域的な水源からしか、飲用、調理用、浴用などの給水を得ることができない。これらの水源は最も新鮮なものであっても、ある程度の有害な細菌及び他の病原体を含んでいる。これらの水源は、非常に汚染されていて、極めて高いレベルで有害な微生物及び病原体を含有している可能性が非常に高い。人口密度の増加、更なる水資源不足、及び自治体の水処理施設がない場合が多いことが原因で、汚染された水に曝されることに関連した致命的な影響を及ぼす。飲料水の水源はヒトや動物の排泄物の付近に存在することが多く、そのため、微生物学的汚染が主な健康上の懸念事項となる。水媒介の微生物学的汚染の結果として、世界中で年間推定６００万人の人が亡くなっており、その半数は５歳未満の小児である。

１９８７年、米国環境保護局（ＥＰＡ）は、「微生物学的浄水器の試験に関する指針基準及びプロトコル（Guide Standard and Protocol for Testing Microbiological Water Purifiers）」を導入した。該プロトコルは、公共上水道又は私設上水道における、健康に関わる特定の汚染物質を低減するように設計された飲料水処理システムの性能に関する最小限の要件を確立している。この要件は、負荷に対して、給水源からの流出水がウィルス９９．９９％（又は、同等には４ｌｏｇ）の除去、及び細菌９９．９９９９％（又は、同等には６ｌｏｇ）の除去を示すことである。大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ、細菌）は上水道中に広く存在し、またその摂取に伴う危険性があるため、この微生物は大多数の研究において細菌として使用される。

上水を保持するのに使用される容器もまた、細菌及び他の病原体に汚染される可能性があり、そのため、新鮮で安全な水が容器内に保持された場合でも、その水が容器自体によって汚染（又は再汚染）される場合があることが知られている。浴槽、桶、飲用水用の水差しなどのユーザの水用容器もまた、汚染される可能性があり、水と一般的な洗剤で洗浄されても、容器の表面上にバイオフィルムを保持している可能性がある。

水及び他の電解質溶液を処理して、その中の微生物及び他の病原体を死滅させる有効な手段は、電解セルを使用するもので、溶液（例えば、水）は、その間を通過するか、あるいは間に電流が印加される一組の電極を通過する。電極間に流れ、溶液を通過する電流は、塩化物イオン（残留物、あるいは塩、ＮａＣｌを添加することによって添加されたもの）を、溶液中の細菌、ウィルス、寄生生物、原生生物、菌、胞子、及び他の病原体を死滅させるのに有効な、１以上のクロリン殺生剤に変換する。電解セル及び水を電解するための方法の例は、米国特許第３，６１６，３５５号（テミー（Themy）ら、１９７１年１０月２６日発行）、同第４，０６２，７５４号（エイブル（Eibl）、１９７７年１２月１３日発行）、同第４，１００，０５２号（スティルマン（Stillman）、１９７８年７月１１日発行）、同第４，７６１，２０８号（グラム（Gram）ら、１９８８年８月２日発行）、同第５，３１３，５８９号（ホーリー（Hawley）、１９９４年５月２４日発行）、及び同第５，９５４，９３９号（カネクニ（Kanekuni）ら、１９９９年９月２１日発行）に開示されている。

世界中の調理、入浴、飲用、洗浄、及び娯楽（例えば、スイミングプール及び温水浴槽水）のための給水のほとんどは、タンク、桶、水差しなどの水の貯蔵容器、並びに池、溜池、湖などに収容されている。したがって、特に重要なのは、有害な細菌又は他の健康に害のある微生物で汚染された水の貯蔵容器、あるいはそれらの病原体で汚染された貯蔵コンテナ（桶、水差しなど）内に収容されている水である。そのような水の貯蔵容器を処理する様々な試みがなされてきたが、そのいずれもが完全に有効ではない。ある程度の成果でしかないが、藻類の成長及び潜在的な微生物に関してスイミングプールを処理することが知られている。米国特許第４，３３７，１３６号（ダールグレン（Dahlgren）、１９８２年６月２９日発行）は、浮遊性容器の底部から垂下する一対の銀・銅電極を有し、１２Ｖの電池を含有する装置を開示している。この装置は、水中の細菌に作用し得るといわれる銀イオンを、電極から水中に捨てる。米国特許第５，０１３，４１７号（ジュド・Ｊｒ．（Judd,Jr.）、１９９１年５月７日発行）は、プール内で浮遊する、かす取り器具（skimmer）底部に取り付けられた一対の銅／銀ディスクが、それらの間の水流が妨げられないように十分に離間している装置を開示している。この装置は、光電池又は電池を動力とすることができる。スイミングプールの水を処理するための、犠牲アノードを有する浮遊性装置の他の例は、米国特許第５，０５９，２９６号（１９９１年１０月２２日発行）及び同第５，０８５，７５３２号（１９９２年２月４日発行）に開示されており、これらは、処理される水の表面下に浄化セルを有する浮遊性の太陽電池式浄水器を開示している。これらの参考文献のいずれも、確実に且つ完全に有効に水の貯蔵容器内の微生物を死滅させる電解装置を教示していない。

水の貯蔵容器を処理する別の手段は、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ００／７１７８３（２０００年１１月３０日発行）に記載されており、これは、ブライン溶液のバッチが電解される中で、未処理水の実体又は容器を殺菌するのに使用される電解されたブライン溶液を形成する環状の電解セルを有する、携帯型の消毒装置を説明している。この携帯型の消毒装置は、個人向け浄水用の「ペン型」浄化装置として説明されている。

水及び他の電解溶液を電解する技術において多くの進展があるものの、より有効で、より効果的で、より携帯に適しており、より価格が手頃な電解装置、並びに安全で健康な生活のために世界中の上水道を処理する技術が、依然として必要とされている。

本発明の目的として、次のものが挙げられる：容器、タンク及び他の貯蔵容器（小さな池、溜池などを包含する）に保存された、あるいはその中で扱われる水及び他の電解溶液を電解するための、改善された電解装置を提供すること；貯蔵容器からの水を電解するのに有効で、且つ、装置を使用しその利益を享受する者（小児及び乳児を包含する）にとって安全な電解装置を提供すること；従来の家庭用電流から離れて（及びそれが存在しないところで）動作可能な、水の貯蔵容器を処理するための電源内蔵型電解装置を提供すること；有効且つ確実に水を電解し、ほとんどの所得階層の消費者にとって手頃な価格の、自蔵型且つ電源内蔵型の電解装置を提供すること；水源中の細菌及び他の病原体、並びに水容器の表面に残留し、水源を汚染又は再汚染する可能性のある細菌及び他の病原体を、有効に死滅させることができる電解装置を提供すること；水の貯蔵容器全体に殺菌効果を提供するために、水の貯蔵容器内で移動可能であって、移動、推進、又は水の噴出を介して殺菌活性物質の必要な拡散を確実に行うことができる電解装置を提供すること；浮揚性及び／又は自蔵型の本体と、低い所要電力で源水中の塩化物イオンを効果的に殺菌性酸化剤に変換する近接した電極を有する電解セルとを有する、改善された電解装置を提供すること；外部源からの再汚染がある場合に継続的に貯蔵容器を殺菌することができる、水の貯蔵容器又は電解溶液の貯蔵容器を殺菌するための方法を提供すること；及び、有害且つ健康に害のある微生物及び他の病原体を浴用水から実質的に除去する、乳児及び小児を入浴させる改善された方法を提供すること。

本発明は、塩化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器内に配置して電解溶液を電解するための、電源内蔵型電解装置を提供し、該装置は：
（１）自蔵型本体、
（２）一対の電極を具え、これら電極がそれらの間に形成されたセル通路を画定し、このセル通路に電解溶液を貫流でき、セル通路が入口及び出口を有する電解セルであって、セル入口が貯蔵容器の電解溶液と流体連通しており、セル通路が一対の電極間に０．１ｍｍ〜５．０ｍｍのギャップ空隙部を有するギャップを形成する、電解セル、及び
（３）一対の電極間に電流を印加するための電流供給源
を含む。

電解装置は、貯水をセル通路を介してポンプ送水するための手段を更に含むことができる。

本発明はまた、塩化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器内に配置して電解溶液を電解するための、電源内蔵型、自己推進型電解装置を提供し、該装置は：
（１）自蔵型本体、
（２）少なくとも１対の電極を具え、これら電極がそれらの間に形成されたセル通路を画定し、セル通路に電解溶液を貫流でき、セル通路が入口及び出口を有する電解セルであって、セル入口が貯蔵容器の電解溶液と流体連通する、電解セル、
（３）電極間に電流を印加するための電流供給源、及び
（４）水の貯蔵容器内で自蔵型電解装置を移動させるための推進手段
を含む。

好ましくは、電解セルは、自己推進型、自蔵型装置の自蔵型本体内に収容されている。電解セルはまた、自蔵型本体の外側の、浸水表面上に位置することもでき、それによって、自蔵型本体が水の貯蔵容器内で移動すると貯水が電解セル入口に進入する。自己推進型、自蔵型電解装置は更に、貯水をセル通路を介してポンプ送水するための手段を含むことができ、これは推進手段と同じ手段であることができる。好ましい一実施形態では、推進手段は、電流供給源を動力源とする電動モータによって駆動される回転インペラを含む。好ましくは、自蔵型本体は、電解溶液中で確実に浮揚性であることができ、それによって、装置は少なくとも部分的に、貯蔵容器の電解溶液の表面上に露出する。

本発明はまた、ハロゲン化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器、並びに任意に微生物で繰返し汚染される貯蔵容器を、電源内蔵型電解装置で消毒する方法を包含し、該方法は次を含む：
１）汚染された水の貯蔵容器を提供すること；
２）貯水の少なくとも一部を電解装置で処理することによって、水を消毒すること；及び、任意に
３）微生物による水の再汚染に応じて、貯水の少なくとも一部を電解装置で再処理することによって、水を再消毒すること。

好ましい方法は、電解溶液の貯蔵容器を電解装置で継続的に処理し、それによって貯蔵容器の再汚染を防止する。好ましい方法は、貯蔵容器の溶液の少なくとも一部を電解装置に通し、貯水の一部を電解装置の電解セル内で電解し、それによって、多量の混合酸化体物質を含む電解された水の流出物を形成し、流出物を水の貯蔵容器内に放出し、流出物を水の貯蔵容器全体に分散させることで、貯蔵容器を消毒することにより、貯蔵容器の溶液を処理する。本発明の任意選択的な方法は、電解セルを通過する貯蔵容器の溶液の一部と混合され、電解セル内で電解され、それによって、貯蔵容器の溶液の一部のみを電解することで形成される混合酸化体物質の量よりも多量の混合酸化体物質を含む電解された水の流出物を形成する、ハロゲン化物イオンの局所的供給源を提供する。

本発明の様々な利点は、本明細書を検討し図面を参照すれば当業者には明らかになるであろう。

（定義）
「電源内蔵型」とは、電解セル用の電流供給源、いずれかのポンプ送水手段用の動力、いずれかの推進手段用の動力、いずれかの表示手段又は制御手段用の動力などが挙げられるがこれらに限定されない、装置の定義された機能のために必要な電力源又は他の動力源を含む装置を意味する。

「自蔵型」とは、装置及びその全ての要素が、単一の物品又はユニットとして実質的に収容されており、貯蔵容器の外側に、配線、テザーなどを介して外部動力源又は推進手段との物理的な接続を必要としないことを意味する。

「浮揚性」とは、確実に浮揚性である（即ち、本体及び／又は装置が貯蔵容器の電解溶液表面に浮遊する）、及び中立的に浮揚性である（即ち、本体及び／又は装置が貯蔵容器の電解溶液中に浸水しており、実質的に静止したままである）ことを意味する。非浮揚性の本体及び／又は装置は、貯蔵容器の電解溶液中に急速に沈む。

「流体連通」とは、電解溶液が、流体連通が画定されている２つの物体間を流動できることを意味する。

「殺菌」とは、細菌胞子を包含する微生物をすべて破壊することを意味する。

「消毒」とは、必ずしも完全にでなくてもよいが、微生物種をほぼすべて除去することを意味する。消毒は、過剰な死滅を保証するものではなく、殺菌によって得られる安全性には及ばない。

（電解溶液）
本発明の最も広範な用途において、セル通路に電解溶液を貫流でき、溶液中に測定可能な電気を通流させるのに十分な電解質を含有する、あらゆる化学的に適合性のある溶液である。脱イオン水を除く水が好ましい電解溶液であり、次のものが挙げられる：海水；河川、小川、池、湖、井戸、泉、溜池などからの水、鉱水；水道用水又は水道水；雨水；及びブライン溶液。電解溶液としては、血液、血漿、尿、極性溶媒、電解洗浄溶液、飲料なども挙げられる。本発明の電解溶液は、化学的に爆発、燃焼、急速に蒸発しないという条件で、あるいは急速に腐食、溶解、ないしは別の方法で電解装置をその使用目的において安全でない又は動作不能なものにしないという条件で、化学的に適合性を有する。

好ましいのは、塩化物、フッ化物、臭化物、及びヨウ化物を包含するハロゲン化物イオン、より好ましくは塩化物イオンの残留量を含有する電解溶液である。より詳細に以下に記載する電解中のハロゲン化物イオンは、多様なハロゲン化物酸化体を包含する殺菌に有効な混合酸化体に変換されることができる。本発明の好ましい装置は、残留ハロゲン化物イオンを低レベルで含有する貯蔵容器の溶液を、殺菌性混合酸化体を高レベルで含有する流出溶液（即ち、セル出口から放出される電解された溶液）に変換するのに非常に有効な、電解セルを含む。このような残留ハロゲン化物イオンを含有する貯蔵容器の溶液は、３５，０００ｐｐｍ（海水）以下、好ましくは１，０００ｐｐｍ未満、より好ましくは約４００ｐｐｍ未満、最も好ましくは２００ｐｐｍ未満のハロゲン化物イオンを含む。当然ながら、残留ハロゲン化物イオンをより高レベルで含有する貯蔵容器の溶液はまた、更に多量の混合酸化体を有する流出溶液に、より有効に変換される。これは、部分的には、電解溶液の伝導度がハロゲン化物イオンの濃度と共に上昇し、それによって、定電圧電位において、一対の電極間の通路のギャップをより多くの電流が通流できるようになるためである。一般に、固定の電力（電流及び電圧電位）で同量の混合酸化体を生成するためには、ハロゲン化物イオンをより低濃度で有する電解溶液と比べて、ハロゲン化物イオンをより高濃度で有する電解溶液は大幅に広いギャップ空隙部を必要とする。

好ましくは、電解溶液は、１００μＳ／ｃｍ超過、好ましくは１５０μＳ／ｃｍ超過、より好ましくは２５０μＳ／ｃｍ超過、最も好ましくは５００μＳ／ｃｍ超過の比導電率ρを有する。

（本体）
本発明の装置は、その内部又はその上に他の要素が配置される本体を有する。本体は、電解セル、電流供給源、ポンプ送水手段、推進手段、及びハロゲン化物イオンの局所的供給源を包含する電解装置の１以上の他の要素を収容可能な、開いた又は閉じたいずれかの物体である。本体は、貯蔵容器の電解溶液、並びに装置の用途と適合性のあるあらゆる材料から作成できる。水中で使用する場合、本体は、好ましくは、ＰＶＣ、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン類、発泡プラスチック、ゴム引きプラスチック、及びスタイロフォームを包含するプラスチック類；スズ、アルミニウム、鉄などを包含する金属類から作成され；用途によっては、木材、又はコーティングされた板紙を包含する板紙を使用することもできる。好ましいのは、保護なしでは内部構成要素に損傷を与えることがある外部の衝撃及び力から内部の構成要素を保護するのに役立ち得る、耐久性のある弾力的なプラスチック類である。

本体は、球体、長円体、立方体、直線的な形状を包含する、ほとんどあらゆる形状に作成することができる。好ましい形状は、乳児用浴槽で使用するための、ボート、アヒル、クジラ、又は他の形状などのおもちゃの形状である。

好ましい装置は、意図される場合（入口ポートを介するなど）を除いて、電解溶液がハウジングに入り込むのを防ぐために封止される、あるいは封止可能なハウジングを含む。本体は、好ましくは、電解装置の１以上の他の構成要素を収容するために、本体内に限定空間を有する密閉された本体であり、最も好ましくは、貯蔵容器からの溶液（例えば、水）が本体に入り込む（電解セルの通路を介する場合を除く）のを防ぎ、それによって、電流供給源、及びいずれかのポンプ送水手段、推進手段などへの短絡又は他の損傷を防ぐために、耐水性である。本体は、その外側表面を貫通しており、そこを通って電解溶液が本体内に収容されている電解セルまで通過できる開口を有することができる。本体は、その中に、一組の乾電池などの電流供給源を内部に配置できる、少なくとも１つの封止された又は封止可能な区画を有することができる。本体は、構成要素を介して電池などを取外し、設置し、又は交換することが可能であり、また液体を封止可能に作成することができる、開口のための１以上の取外し可能な覆いを有することができる。封止された又は封止可能な本体内の区画は、電解溶液などの液体が入り込むのを防ぐ役割を果たし、浮力を確保する。本体の内部容積は、構成要素のための空間と、本体とその構成要素を合わせた重量を考慮して装置を浮揚性にするのに十分な空隙との両方を提供するように、寸法決めされなければならない。確実に浮揚性の装置とする場合、目標とする装置の最大浸水は約８０％であり、これは、水面下にある装置の体積が８０％以下でなければならないことを意味する。装置の重量は、装置の体積が占有する水中での重量の８０％以下でなければならない。取り扱いにより便利である小さな装置は、高い生産性及び効率を実現する小型化されたポンプ、電解セル、及び電池の組を、有利に使用することができる。

電解セルが本体内に配置される場合、セル入口は、本体の外側表面にある少なくとも１つの開口と、外側開口をセル入口に接続するチューブ又は導管とを介して、貯蔵容器の溶液と流体連通するように配置される。同様に、本体は、セル出口と貯蔵容器の間で流体連通する出口開口を有することができる。

（電解セル）
電解セルは、装置の最も重要な機能的構成要素である。電解セルは、セル内に配置される又はセルを貫流する電解溶液に電流を通流させることによって、より具体的には、貯蔵容器の電解溶液に含まれる又は添加されるハロゲン化物イオンから、殺生剤を生成する。電解セルは、少なくとも一対の電極を含み、それらの間を電解溶液が通過する。セル通路は、一対の電極間の空間であり、一対の電極の向かい合う表面によって画定される形状を有する。セル通路は、２つの向かい合う電極の垂直距離であるセルギャップを有する。通常は、セルギャップは、電極の向かい合う表面全体にわたってほぼ一定である。

一般に、電解セルは、各セル通路と流体連通している１以上の入口開口と、同様に通路と流体連通している１以上の出口開口とを有する。入口開口は、貯蔵容器の溶液が電解セルの入口に流入し、通路を貫流し、出口から流出するように、貯蔵容器の溶液とも流体連通している。流出溶液（通路から出る電解された溶液）は、典型的には貯蔵容器に戻り、それによって、貯蔵容器の溶液が生成された殺生剤で処理される。

図１は、本発明の電解装置に使用することができる平面電解セル２０を示す。セルは、アノード電極２１及びカソード電極２２を含む。電極は、空隙部ギャップ２３によって離間されたアノード及びカソードの向かい合う長手方向縁部に間隔を空ける電極スペーサ３１ａ及び３１ｂを有する、一対の対向する非導電性電極ホルダ３０ａ及び３０ｂによって、互いから固定距離だけ離れて保持され、それにより、電極間に通路２４が形成される。通路２４は、セル入口２５及び対向するセル出口２６を有し、それらを介して電解溶液がセルに出入りできる。貯蔵容器の溶液は、電極ホルダ３０ａ及び３０ｂの拡張入口部分３２ａ及び３２ｂの間に形成される拡大する流れの入口の間のセルに流入し、セル通路２４に流入する。アノード及びカソードの組立体並びに対向するプレートホルダは共に、非導電性のアノードカバー３３（一部を切り取って示す）とカソードカバー３４との間で、非導電性で耐水性の接着剤、ボルト、又は他の手段を含み得る保持手段（図示せず）によってしっかりと保持され、それによって、２つの電極が、通路２４を貫流する電解溶液のみに曝されることを制限する。アノードのリード線２７及びカソードのリード線２８は、電極ホルダ３０ｂ及び３０ａにそれぞれ作られたチャネルを通って、横方向に封止可能に延在する。

図２は、本発明の別の電解セルを示す。セルは、湾曲したアノード２１及び湾曲したカソード２２を含む。カソード２２の外側表面及び湾曲したアノード２１の内側表面は向かい合っており、それらの間に通路２４を形成する。電極は、その向かい合う表面全体にわたって電極間に均一なギャップ空隙部を提供するように形成される。電解溶液は、縁部３６ｂ、３６ｃ、及び３６ｄに沿ったセルへの開口のいずれかから、セルの通路に流入しまたそこから流出できる。あるいは、入口及び出口開口３６ｃ又は３６ｄを有するセルを提供するために、セルプレートは縁部３６ｂに沿って封止されることができる。電極は、通路２４の周囲に沿って配置された複数の電極スペーサ３１によって、向かい合って離間した位置で保持される。通常、セル用の平坦な基部（図示せず）が電極の湾曲した縁部３６ａに取り付けられ、これが、電極が曲がったり互いから離れたりしないように安定させる助けにもなる。アノードのリード線２７及びカソードのリード線２８は、電流供給源をセルに取り付けるのに使用される。

別の好ましいセルの実施形態は、溶液の流れのあらゆる方向での流入及び流出を受け入れる、一対の電極を具えることができる。そのような電気セルの例は、図３に例示されており、スペーサ３１が通路２４の周囲に沿って配置されて電極間のギャップ空隙部を維持している。電解されたセルの通路を液体が貫流するのに十分なギャップ空隙部がある限り、貯蔵容器の溶液を有効に処理するのに十分な量の混合酸化剤を生成できる。図３のセルは方形の電極と共に示されているが、電極は、円形、楕円形及び正方形などの他の形状で提供することができる。じょうご状部材８６は、カソード２２に隣接して電解セルに固着されて示されているが、電極のどちらか又は両方に固着されることができる。図３では、基部３５はアノード２１の上面に取り付けられており、そのため本体１６の外側表面に容易に固着させることができる。じょうご状部材８６はまた、カソードの周囲全体に取り付けられて示されているが、一辺、又は２以上の辺に取り付けることができる。じょうご状部材は、本体１６に搭載され、電流供給源５０に接続されたセルが、貯蔵容器の中を（図５の方向９０に示すように）移動又は推進すると、あるいは貯蔵容器の溶液がセルを通過すると、貯蔵容器からの液体が拡張されたじょうご開口部８７に入り込み、セルの入口に流入するように付勢する助けとなる。

（電極）
電極は、一般に、電極自体と別の電極との間で電解溶液に有効に電気を伝導できる、あらゆる形状を有することができ、平面電極、環状電極、ばね型電極、及び多孔質電極を包含し得る。別の好ましい電極の形態は、図２に示したような湾曲プレートである。一般に、アノード電極及びカソード電極、並びにそれらの間に配置されるあらゆる付属電極は、カソード及びアノードの電極対の間に均一なギャップがあるように成形され、配置される。したがって、一対の平面電極は、好ましくは、同一の広がりを持ち、互いに平行であるか、あるいは一定のギャップ空隙部だけ互いから離間している。

図１に示すような平面電極が一般に使用される。平面電極を用いる電解セルの縦横比は、溶液の流路に沿ったアノードの長さと、流路を横断するアノードの幅との比によって規定される。一般に、電解セルの縦横比は０．２〜１０であるが、より好ましくは０．１〜６、最も好ましくは２〜４である。

電極対は、アノードもカソードも、一般に金属性の導電材料であるが、炭素などの非金属性の導電材料を使用することもできる。アノード及びカソードの材料は、同一にすることができるが、異なる材料にすることが有利な場合がある。電極は、使用中の電極の過剰なたわみ、曲がり、ゆがみ、隙間を避け、それによって向かい合う電極間のギャップ空隙部を一定に維持するために、寸法及び間隔が不変であることが好ましい。腐食を最小限に抑えるために、好ましくは耐薬品性金属が使用される。好適な電極の例が、米国特許第３，６３２，４９８号及び同第３，７７１，３８５号に開示されている。好ましいアノード金属は、ステンレス鋼、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、並びに鉄、ニッケル、クロムと、これらの合金及び金属酸化物である。より好ましいのは、チタン、タンタル、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、又はこれらの合金などのバルブ金属で作成され、白金、イリジウム、ルテニウム、並びにこれらの酸化物及び合金から好ましくは選択されたＶＩＩＩ族金属でコーティング又は層化された電極である。特に好ましいのは、チタンのコアで作成され、ルテニウム、酸化ルテニウム、イリジウム、酸化イリジウム、及びこれらの混合物でコーティング又は層化された、少なくとも０．１ミクロン、好ましくは少なくとも０．３ミクロンの厚さを有するアノードである。電極は、約５ｍｍ以下の厚さを有することができるが、より好ましくは約０．１ｍｍ〜約２ｍｍである。

多くの用途において、厚さ約０．０３ｍｍ〜約０．３ｍｍの金属箔を使用することができる。箔電極は、適切な電解作用を妨げる可能性のある通路を液体が貫流するのに応じて、ゆがんだり曲がったりしないように、セル内で安定にされなければならない。箔電極を使用することは、装置のコストを最低限に抑えなければならない場合、あるいは通常約１年以下という短い電解装置の寿命が予測される又は意図される場合に、特に有利である。箔電極は、上述の金属のいずれかで作成することができ、好ましくは、タンタル、ステンレス鋼などのより安価な基板金属に、積層体として取り付けられる。

本実施形態の電解セルは、本体内、本体の外側表面上、又は部分的に外側及び内側に、配置することができる。好ましくは、電極及び回路が、ユーザの手又は身体あるいは環境中の他の非適合性の物体に接触するのを避けるために、セルは装置本体の内側に配置される。

電解セルはまた、多量の電解溶液（水など）を電解するバッチ型のセルを含むこともできる。バッチ型のセルは、一対の電極を有するバッチチャンバを含む。バッチチャンバは、貯蔵容器からの水で満たされ、それが次に電解されて貯蔵容器に戻される。電極は好ましくは、外側環状アノードと同心の内側カソードとを含む。あるいは、セルは、チャンバ内に収容されている水の電解工程中に、一部がチャンバ内に流入し、一部がチャンバから流出する多量の水を電解する、バッチ連続型セルを含むことができる。好ましくは、貯水は、ハロゲン化物イオンの局所的供給源と混合されて、比例的に増大する量の混合酸化体を生成する。好適なバッチセルの例、並びにハロゲン化物塩の供給源及び食塩水の電解を制御するための電気回路は、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ００／７１７８３−Ａ１（２０００年１１月３０日発行）に開示されており、これを参考として本明細書に組み込む。

（電流供給源）
電解セルの作動には、流水の通路を通る電極間の電流の流れを提供するための、電流供給源が必要である。好ましい電流供給源は、電池又は電池の組であり、好ましくは、アルカリ電池、リチウム電池、酸化銀電池、酸化マンガン電池、又は炭素亜鉛電池から選択される。電池は、１．５Ｖ、３Ｖ、４．５Ｖ、６Ｖ、又は電解装置の所要電力を満たす他のあらゆる電圧の、公称電圧電位を有することができる。最も好ましいのは、電圧電位１．５Ｖの、「ＡＡ（単３）」サイズ、「ＡＡＡ（単４）」サイズ、「Ｃ（単２）」サイズ、「Ｄ（単１）」サイズなどの普通形の電池である。２以上の電池を、（それらの電圧電位を加算するために）直列接続で、（それらの電流容量を加算するために）並列接続で、あるいは（電位及び電流の両方を増大させるために）その両方で配線することができる。充電式電池が有利に使用される。

別の電流供給源は、１００〜２３０ＶのＡＣ電流を所望のＤＣ電流に変換する、家庭用電流の整流器であることができる。更なる代替例は、太陽エネルギーを電力に変換（及び保存）できる太陽電池である。電解セルの所要電力によって、１．５〜９Ｖの電圧電位にわたって２０００ｍＡ未満の電流が得られる場合に、太陽電池式の光電パネルを有利に使用することができる。

一実施形態では、電解セルは、１以上の電池の正のリード線に接続されたアノードと負のリード線に接続されたカソードとを有する、単一対の電極を具えることができる。一連の２以上の電極、又は２以上のセル（一般に、一対の電極）は、電流源に配線されることができる。各セルのアノードを１以上の正端子に、各セルのカソードを１以上の負端子に接続して、セルを並列に配列することによって、電流供給源から同じ電位（電圧）が各セルを通過し、電流供給源の電流の総量が、セルの２以上の電極対間で（均等に又は不均等に）分割されることになる。第１のセルのアノードを正端子に、第１のセルのカソードを第２のセルのアノードに、また第２のセルのカソードを負端子に接続して、（例えば）２つのセルを直列に配列することによって、電流供給源から同じ電流が各セルを通過し、電流供給源の電圧電位の総量が、２つのセル間で（均等に又は不均等に）分割されることになる。

電流供給源は更に、長期にわたって高いレベルの電気効率を維持するために、１以上の電池の出力極性を周期的に転換させる回路を含み得る。極性の転換によって、電極表面上へのスケールの堆積及びあらゆる変化した化学種のめっきが、最小限に抑えられるか防止される。

電解セル並びにいずれかのポンプ送水手段又は推進手段に加えて、電流供給源は、１以上の表示灯を包含する、装置の電気的動作のタイミング及び持続時間を制御するための任意の制御回路に、電力を供給することもできる。制御システムは、ある時間周期後に、電解セル、ポンプ送水手段、又は推進手段、あるいはこれらのいずれかの組み合わせへの電流を自動的に遮断することができ、表示灯を作動して、装置が動作中の時、装置を停止しなければならない時、貯水が殺菌されて安全である時、及び電池の寿命が少なくなっている時に、それらを表示することができる。あるいは、電解セル及び他の電気的構成要素への電流は、単に電源スイッチに直列に配線されて、電力が構成要素に供給されているときに表示灯がそれを示すようにすることができる。

（電解セルの作動）
電気エネルギーが一対の電極間に印加されて電解溶液を通ると、ハロゲン化物イオンを殺生剤に変換する化学反応が進行する。塩化物は、ほとんどの水の中で最も一般的なハロゲン化物なので、電解セルの化学反応と作動は、塩化物を塩素に変換することに関連して記載されるが、他のハロゲン化物、特に臭化物及びヨウ化物が塩化物と同様に機能し反応することが、理解されるべきである。同様に、水（水道水など）は特に好ましい電解溶液であるので、以下の記載は、塩化物イオンの残留量を有する水の使用について説明するが、他の電解溶液が使用され得ることが理解されるべきである。

塩化物イオンの残留量を含有する水は、アノード（電極対のうち正電荷を帯びた電極）とカソード（負電荷を帯びた電極）との間を通過する時に電解される。アノード電極で起きる反応の２つは、以下に式１及び２のように記述される。

２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^-（１）
Ｈ２Ｏ→１／２Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^-（２）
カソードでおきる反応の１つは、以下に式３のように記述される。

２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ−→Ｈ₂＋２ＯＨ^-（３）
更に、塩素分子は、式４及び５にそれぞれ記述されるように、次亜塩素酸及び次亜塩素酸塩イオンに変換され得る。

Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＯＣｌ＋Ｃｌ^-＋Ｈ⁺（４）
ＨＯＣｌ→ＯＣｌ^-＋Ｈ⁺（５）
生成される塩素ガスは、水中に溶解又は拡散して、次亜塩素酸、次亜塩素酸イオン、及び次亜塩素酸塩イオンの形態の遊離塩素を生成する。生じ得る他の様々な混合酸化体種としては、二酸化塩素（ＣｌＯ₂）、他のクロロオキシド（chloro-oxides）分子、オゾン、酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）及び遊離ラジカル（酸素一重項、ヒドロキシルラジカル）を包含するオキシド分子、並びにこれらのイオンが挙げられる。このような混合酸化体は、米国特許第３，６１６，３５５号（１９７１年１０月２６日発行）及び同第４，７６１，２０８号（１９８８年８月２日発行）に示され、説明されている。これらの種類の混合酸化体は非常に有効な殺生剤であるが、寿命が極めて短く、通常の周囲条件下でほんの一瞬から数分しかもたない。結果として、これらの殺生剤を使用時点で生成することで、殺生物種の最も有効な使用が確保される。更に、浴槽内などの溶液を使用する間ずっと、殺生剤を継続的に生成することは、おもちゃ、スポンジ及び洗い布などの入浴に関連する他の物体によって、あるいは乳児又は入浴者の身体の汚れなどで、水が再汚染されることを避けるのに、非常に有効である。

電解セルを通過する溶液中の微生物を包含する貯蔵容器の溶液中の有害な微生物、並びにセルの流出物に残留する混合酸化体で処理される貯蔵容器の溶液を有効に処理するために、電解セルの流出物中の混合酸化体の濃度は、ＤＰＤ方法によって測定した場合、電解セルの流出物１Ｌ当り少なくとも０．１ｍｇ（約０．１ｐｐｍ）、好ましくは０．２ｍｇ／Ｌ（約０．２ｐｐｍ）、より好ましくは少なくとも１ｍｇ／Ｌ（約１ｐｐｍ）、最も好ましくは少なくとも５ｍｇ／Ｌ（約５ｐｐｍ）である。

小型の携帯型電解装置、特に本発明の装置に関する重要な考慮点は、装置の電力の生産性である。電池を使用する場合、消費電力１Ｗ当りに対して混合酸化剤の最大可能な生産量を提供することが重要である。これにより、電池の長い寿命、より高い消費者利便性、より小さくより携帯に適した装置、並びにより良い消費価値が確保される。

電解セルの生産性は、式Ｉで表される。

η＝（ＣＣｌ^*Ｑ）／（Ｉ^*Ｖ） （Ｉ）
式中：
η単位は、用いられる電力の１Ｗ、１分当たりの塩素のμｇ；
ＣＣｌは、ＤＰＤ方法で判定される、１リットル当たりミリグラム（ｍｇ／Ｌ）での生成される塩素同等物の濃度；
Ｉは、アンペア単位の電流；
Ｑは、１分当たりミリリットル（ｍＬ／ｍ）での体積流量；及び
Ｖは、ボルト単位でのセル全体の電位である。

本発明にしたがって使用される電解装置の生産性ηは、典型的には１００超過、より典型的には２５０超過である。電解セルの好ましい実施形態では、貯水のハロゲンイオン濃度が０．００１％（１０ｐｐｍ）超過且つ０．１％未満の時の生産性ηは、約５００超過、より好ましくは約１０００超過である。好ましくは、電解装置は、電流が約１００ｍＡ〜約２０００ｍＡの時、上述の効率を有し、典型的な電流密度は、露出したアノード電極表面に関して約５ｍＡ／ｃｍ²〜１００ｍＡ／ｃｍ²、より好ましくは約１０ｍＡ／ｃｍ²〜５０ｍＡ／ｃｍ²である。塩化物を塩素に変換するのに必要な電位は約１．３６Ｖなので、１．３６Ｖ超過の電圧電位が通路を通ることで、比例的により多量の混合酸化体が塩化物イオンから生成される。アノード電極及びカソード電極のいずれかの対の間で維持される電圧電位は、通常１．３６Ｖ超過、且つ通常１２Ｖ未満でなければならず、好ましくは約２．０Ｖ〜６Ｖ、より好ましくは約３Ｖ〜４．５Ｖである。電源内蔵型自蔵型装置にとって、電池は好ましい電流源である。一組の電池からより長い寿命を得るために、装置は、セルの電極対間で２０Ｗ以下、好ましくは５Ｗ以下、より好ましくは２．５Ｗ以下、最も好ましくは１Ｗ以下の総電力を得るように設計されることが好ましい。

一般に、電解セルは、約０．０５ｍｍ超過、好ましくは０．１０ｍｍ超過、より好ましくは０．１５ｍｍ超過、最も好ましくは約０．２０ｍｍ超過のセルギャップ空隙部であって、約５ｍｍ未満、好ましくは約２．０ｍｍ未満、より好ましくは約０．８０ｍｍ未満、最も好ましくは約０．５０ｍｍ未満のセルギャップ空隙部を有する。より好ましいセルギャップ空隙部は、約２００ｐｐｍ未満のハロゲンイオン濃度と、約２５０μＳ／ｃｍ超過の比導電率ρとを含有する電解溶液と共に使用するためのものである。

アノード・カソード対の入口と出口との間での滞留時間は、一般に、１０秒未満、好ましくは５秒未満であり、より好ましい実施形態では、約０．０１〜約１．５秒、最も好ましくは０．０５〜約０．５秒である。滞留時間は、アノード・カソード対間の通路の総体積を、電解セルを貫流する水の平均流速で除算することによって、概算することができる。

電解装置の作動及び有効性には、意図する目的のために、殺菌性混合酸化体の有効な生成をもたらすのに十分な量の貯蔵容器の溶液が、電解セルを貫流することが求められる。一般に、セルを単に充填するのとは対照的に、貯蔵容器の溶液をセルに通過させる何らかの手段なしでは、低いレベルで混合酸化体が生成される。貯蔵容器からの水は、ポンプ送水でセルを通過させることによって、手で、推進力で、あるいはテザーを用いて又はハンドルの末端部で貯蔵容器中で装置を引く又は押すことで、装置本体を貯蔵容器中で移動させることによって、電解セルを通過することができる。あるいは、装置は、セルを貫流するのに十分な水流がある貯蔵容器内の領域に装置を配置することができる。

（電解溶液の貯蔵容器中における作用）
本発明の電解装置の貯蔵容器中での作動において、貯水の全体積が電解セルを貫流する必要はない。電解セルの流出物中における高濃度の混合酸化体が高い殺菌活性を有するので（貯蔵容器の溶液中の微生物全体を破壊するのに要するよりも大幅に高い濃度）、貯蔵容器の溶液中の微生物がすべて確実に破壊されるためには、貯蔵容器の全容積よりも少ない体積の水が装置を貫流することが必要となる。一般に、貯蔵容器の全容積の約２５％以下だけ、好ましくは１０％以下だけが、電解セルを貫流することが必要になる。

本発明の電解装置は、電解装置を貫流する電解溶液中の微生物の少なくとも約４ｌｏｇ、好ましくは少なくとも約６ｌｏｇ、より好ましくは少なくとも約８ｌｏｇを中和することができる。ｌｏｇ単位の中和は、電解装置に入る生存微生物と、電解装置から出る生存微生物との差を指すものとする。例えば、８ｌｏｇ単位の中和は、電解装置への入口で水中に１０⁸個の生存微生物が存在する場合に、電解装置の出口で水中に生存微生物が存在しない状況を指すものとする。同様に、本発明の電解装置は、電解装置で処理された電解溶液の貯蔵容器中の微生物を少なくとも約４ｌｏｇ、好ましくは少なくとも６ｌｏｇ、より好ましくは少なくとも８ｌｏｇ中和することができる。

（ポンプ送水手段）
装置は、好ましくは、貯水をセル通路にポンプ送水するためのポンプ手段を備える。ポンプ送水手段は、次の３つの機能を提供することができる：電解溶液を貯蔵容器から電解セルに通過させ、そこで、電流がセルを通流した時にハロゲン化物イオンから混合酸化体を生成できる；混合酸化体を含有する流出溶液を貯蔵容器に再び放出して分散させる；及び、装置を出る流出溶液の力に応じて、貯蔵容器中で装置を移動させる（推進させる）。

好ましいポンプ送水手段は、自蔵型本体内に搭載された回転インペラを有し、貯蔵容器の溶液と流体連通しているポンプ入口と、電解セルの入口と流体連通しているポンプ出口とを有するポンプを含む。蠕動ポンプなどの自吸ポンプを使用できる。ポンプは、好ましくは、電池を動力源とする電動直接駆動モータで駆動されるが、機械式巻き上げばね又は光電パネルなど、ポンプを駆動するための他の動力手段が使用され得る。好ましくは、ポンプの電動モータは、電解セルと同じ電圧電位の動力を得る。

流出物を放出する方向は、貯蔵容器内への混合酸化体の分散、並びに貯蔵容器中での装置の動きの両方に影響を及ぼし得る。分散を目的とする場合、水平から約４５°下向きの放出角が最適であることが見出されている。推進を目的とする場合、０°〜約３０°の放出角が良好に作用する。真直ぐな推進は、一般に、装置の重心に対向する方向で外向き且つ真後ろ向き（以下、「直進後進方向」）に、放出を方向付けることによって、達成される。直進後進方向から約１０°〜約８０°に放出を角度付けることによって達成される、装置を掃引する円（sweeping circle）状に回転させる推進手段が好ましい。

ポンプは、０．０５Ｌ／分〜約１０Ｌ／分までの溶液のスループットを有することができる。自蔵型装置の寸法及びいずれの電流供給源の容量に依存して、より早いポンプ送水速度が可能である。容易に携帯でき、従来のアルカリ電池を動力源とする装置では、好ましいポンプ送水能力は、０．１Ｌ／分〜５Ｌ／分、より好ましくは０．２Ｌ／分〜２Ｌ／分である。

ポンプ手段の総体積を完全に電解セル中に方向付けることができる一方で、ポンプ送出の一部が電解セル中を貫流し、残りの部分が電解セルを迂回するように、分割することができる。これによって、装置が電解溶液のある一定の質量割合を電解セル中に貫流させ、一方でポンプ送水された溶液の迂回した分を装置が推進するのに使用することが可能になる。

あるいは、電解装置は、電解セルを介して放出を行い、電解セルから放出された流出物の一部がポンプ入口に再還流して、セル入口を介して戻る流出物の一部を継続的に再利用する、ポンプ送水手段を含むことができる。この構成により、電解セルから放出される流出物中の、得られる混合酸化物の濃度を増加させることができる。

（ハロゲン化物イオンの局所的供給源）
本発明の任意の実施形態は、ハロゲン化物イオンの局所的供給源と、セル入口と流体連通している貯水の一部にハロゲン化物イオンの局所的供給源を送達する手段とを含む電解装置を包含する。本実施形態は、貯水のハロゲン化物イオン濃度が非常に低い状況、あるいはハロゲン化物イオンがまったく含まれない状況で有利に使用され、それによって、貯蔵容器の溶液だけからの混合酸化体の生成に比べて、流出物中の混合酸化体の生成が増大する。好ましくは、ハロゲン化物イオンの局所的供給源がすべて電解セルを通過して、ハロゲン化物イオンの局所的供給源から混合酸化体への変換を最大にし、一般に貯蔵容器への塩の添加を制限する。ハロゲン化物イオンの局所的供給源は、水道水などの多くの水源におけるハロゲン化物の通常レベルを補って、流出物中の混合酸化体の極めて高い濃度を生み出すことができる。

ハロゲン化物イオンの局所的供給源は、電解溶液の貯蔵容器と流体接触している濃縮ブライン溶液、塩錠剤、又はその両方であることができる。ハロゲン化物イオンの好ましい局所的供給源は、塩化ナトリウム（食塩）などのハロゲン化物塩の、丸剤又は錠剤などの固体の形態である。ハロゲン化物の局所的供給源を送達するための手段は、貯水の一部がそこを貫流し、それによってハロゲン化物塩の一部を水の一部に溶解する、ハロゲン化物塩を含む塩のチャンバ、好ましくは錠剤の丸剤を含むことができる。塩を添加された水の一部は次に、電解セルに流入する。塩のチャンバは、自蔵型本体内に形成され、電解セルを貫流する水の一部と流体連通するように配置された、塩の空隙を含むことができる。

ブライン溶液は、入口ポートを貫流する水に応じて、ベンチュリ吸引によりブライン溶液の流れがチューブを通って導入され、それによって一定比率のブライン溶液が送達されるように、電解セルの入口ポートと流体連通して配置されたブラインチャンバ内に、チューブを介して供給することができる。

ハロゲン化物塩の溶解速度を制御するために、大幅に低い水中溶解度を有する他のハロゲン化物塩を有利に使用することができる。ハロゲン化物イオンの局所的供給源の固体形態として使用される好ましい塩類は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム及び塩化アンモニウムなどの、可溶性の低い塩類である。丸剤はまた、塩化ナトリウムの溶解速度を制御するために、他の有機物質及び無機物質と配合することができる。有効量の混合酸化体殺生剤の変換をもたらすのに十分なハロゲン化物イオンを放出するために、徐々に溶解する塩錠剤が好ましい。放出速度ハロゲン化物は、典型的には、処理される貯水１Ｌ当り、ハロゲン化物イオン０．０１ｍｇ〜０．３ｍｇである。ハロゲン化物の丸剤は、塩と溶解制限物質との単純な混合物であることができ、多様な周知の封入物質から選択することができる。

本発明の次の特定の実施形態は、本発明の作用を例示することを意図しているが、制限することは意図していない。

（実施形態Ｉ）
自蔵型、自己推進型の電解装置の実施例が、図４の断面図に示される。アヒル型電解装置１０は、アヒルの形態に作成された浮揚性本体１２を有する。本体は、実質的に連続した外側表面１３と中空内部１４とを有する。本体は、ゴム引きしたＰＶＣプラスチックから金型成形される。本体の内部の中に、インペラ４１（モデルＩＭＰＥＬＲ−Ｓ、スワンプワークス社（Swampworks Mfg.）、ミズーリ州スプリングフィールド（Springfield））を有するポンプ４０を駆動する、電気駆動モータ４４（モデルＲＥ２６０、ＬＭＰ社（LMP Inc.）、ニュージャージー州ジャージーシティ（Jersey City））が基部１６に搭載される。ポンプへの入口４２は、本体の基部１６内の入口開口部１７に直接接触して配置されて、水の貯蔵容器１００とポンプへの入口４２との流体連通をもたらす。ポンプ入口の外側寄りのポンプ周囲は、耐水性接着剤７０で基部１６に封止されて、貯水が装置本体内に漏れるのを防ぐ。ポンプの排出部４３は、６．３５ｍｍ（１／４インチ）のタイゴン（Tygon）チュービング６０を介して、自蔵型本体内に搭載された電解セル２０の入口２５に接続される。図１に示したタイプの電解セルが、図１の線４−４に沿って取った断面図で図４に示される。電解セル２０は、酸化ルテニウム（１．４５ｍｍ厚）でコーティングしたチタンで作成された、流体の流れる方向に７．２ｃｍの長さと２．７ｃｍの幅（流体の流路を横断）をもつアノードプレート２１と、ステンレス鋼（１．４５ｍｍ厚）で作成された、アノードと同じ寸法を有し、アノードと平行で同一の広がりをもって配置されたカソードプレート２２とを有する。アノード及びカソードは、０．２０ｍｍのギャップ空隙部によって分離され、それらの間に通路２４を画定する。電解セルの出口２６は６．３５ｍｍ（１／４インチ）タイゴン（Tygon）チューブ６１の一端に対して放電し、チューブの他端は基部１６の後端付近にあるアヒル本体の後側ポート１８を貫通しており、このチューブは、貯水が本体内に漏れるのを防ぐために、基部内の貫通開口において耐水性接着剤で封止される。アノードのリード線２７及びカソードのリード線２８は、配線を介して、直列に配置されて３．０Ｖの電位電力を供給する２個の「ＡＡ」アルカリ電池（各１．５Ｖ）から成る電流供給源５０の正端子と負端子に、それぞれ接続される。前述のポンプモータ４４もまた、電解セルと並列接続でその下流において、電池と配線され、同じく３Ｖの電位を得る。３Ｖの電位によって、電解セルは約０．２０Ａを得て、一方でモータ４４は、ポンプ４０を駆動して電解セル２０を介して４００ｍＬ／分の水をポンプ送水する際に、約２００ｍＡを得る。加えて、表示灯８０（モデル１６０−１１２７−ＮＤ、デジキー（Digi-Key））が、ポンプモータと電池の正端子との間で直列に配線され、電流が流れると点灯する。これは、電解装置が機能していることをユーザに示すインジケータの役割を果たす。更に、電源スイッチ８２が、正端子のすぐ下流に配線されて、ポンプモータ４４及び電解セル２０への電流のオン・オフを行う。表示灯８０及び電源スイッチ８２は、図４に示されるように、本体から延長して配置される。

２０Ｌ容量のプラスチックの水桶に、大腸菌を含有する小川からの水約１０Ｌが満たされる。流水は、８０ｐｐｍの残留塩化物レベルを有する。乳児にとって快適な水にするために、水温は２８℃に調整される。処理前の水から１１０ｍＬの水サンプル（サンプルＡ）が、水中の微生物汚染及び残留塩素の基準読取り値を得るために、１２５ｍＬのキャップ付き滅菌ポリプロピレン瓶に収集される。

装置から排出される電解された水のサンプルを取るために、長さ２０ｃｍの追加のタイゴン（Tygon）チューブが後側ポート１８に取り付けられる。アヒル型電解装置が、桶の水面上に浮遊して置かれ、サンプル採取用チューブの排出端がプラスチック桶の外側に、排水溝に向かって配置される。スイッチが「オン」位置に押されて、装置が作動する（即ち、電流が電極間を通って、装置が電解セルを介して貯水をポンプ送水する）。３０秒後、装置から直接排出された流出物から１１０ｍＬの水サンプル（サンプルＢ）が、１２５ｍＬの滅菌ポリプロピレン瓶に収集される。スイッチが「オフ」位置に押されて、サンプル採取用チューブが装置の後ろ側ポート１８から取外される。

ポンプのスイッチが、再び「オン」位置に押される。ポンプはすぐに、電解セルを介して、後側ポートから水の貯蔵容器への貯水のポンプ送水を開始し、それによって浮揚性装置に前方への推進力を提供する。ポンプ及び電解セルは５分間作動し、その時間の間、浮揚性のアヒル型装置は、浴槽中の水の表面付近を推進する。ポンプ及び電解セルに利用される電流は、この時間周期にわたって一定であるように決められる。次にスイッチが「オフ」位置に押されて、ポンプモータ及び電解セルへの電流が切断される。桶の水は、パドル（処理済の水の再汚染を防ぐために殺菌されている）で迅速に攪拌されて、得られる電解された水のバッチが確実に均質にされる。得られる電解された貯水からの第３の１１０ｍＬのサンプル（サンプルＣ）が、処理済みの水の微生物汚染及び残留塩素の読取り値を得るために、１２５ｍＬのキャップ付きポリプロピレン瓶中に置かれる。結果は表Ａに示される。

１００ｍＬのサンプル中の大腸菌微生物の数は、当該技術分野において既知の多数の方法のいずれか１つを用いて測定される。例えば、本明細書に参考として組み込まれる米国特許第４，９２５，７８９号は、好適な試験を記載している。加えて、電解装置の出口で収集された１１０ｍＬのサンプル中に存在する残留塩素（混合酸化体）は、ＤＰＤ（Ｎ，Ｎジエチル−ｐ−フェニレンジアミン）比色分析試験方法を用いて測定することができる。この方法は、当該技術分野において周知であり、一例として、国際標準化機構（International Organization for Standardization）、水質（Water Quality）、ＩＳＯ標準７３９３−２：１９８５に説明されており、その内容を参考として本明細書に組み込む。ＤＰＤ比色分析法で使用するのに好適なＤＰＤ試薬は、ハッチ社（Hatch,Company）（コロラド州ラブランド（Loveland））製のカタログ番号２１０５５−６９である。好適な比色計は、ハッチ社（Hatch Company）（コロラド州ラブランド（Loveland））製のモデル番号ＤＲ／８９０である。

式Ｉによって決まる電解セルの生産性η（サンプルＢから）は、４００である。

母親は、細菌に汚染された桶の外側表面に触れた後に、手を水中に入れることが多い場合がある。また、細菌及び他の病原体は、浴用スポンジ、布、並びに他のおもちゃの表面にまで存在する可能性がある。いずれにしても、電解された貯蔵容器の溶液にもたらす細菌又は他の病原体に汚染されたあらゆる物体は、装置の継続的な電解作用によって即座に殺菌され、それによって貯蔵容器の再汚染を防止する。

本発明の別の実施形態では、上述のサンプル採取用チューブのような長いチューブを後側ポート１８に取り付けて、装置が作動している間、適切な位置に置いたままにすることができる。チューブの長さの末端部から水が排出されることで、チューブの放出端が蛇のように水面下付近で前後に動き、それによって、セルの流出物が貯蔵容器全体に分配される。

（実施形態ＩＩ）
電極間に近接したギャップを有する電源内蔵型、自蔵型電解装置の一実施例が、図５の部分断面図に示される。図５は、ボートの形態に作成された自蔵型本体１２を有する電解装置１０を示す。本体はＰＶＣプラスチックで作成される。自蔵型本体の基部１６の外側に搭載されるのは、平面アノードプレート２１及び向かい合う平面カソードプレート２２を有する、図３に示されるタイプの電解セル２０（図３の線５−５に沿って取った断面図で図５に示される）である。アノードプレートは、酸化イリジウム（０．４ミクロン厚）でコーティングされたチタンで作成され、７．２ｃｍの長さ及び２．７ｃｍの幅をもつ。カソードプレートは、ステンレス鋼（１．４５ｍｍ厚）で作成され、アノードと同じ長さ及び幅の寸法を有する。カソードプレートは、２つの電極間に、０．４０ｍｍの一定のギャップ空隙部を有する。２個の「ＡＡ」アルカリ電池（各１．５Ｖ）から成る電流供給源５０が本体内に配置され、直列に配線されて電極間に３．０Ｖの電位電流供給源を提供する。配線は、電池をアノードのリード線２７とカソードのリード線２８とに接続し、これらが基部１６から本体１２の内部に向けて上向きに延在する。セル底部に固着されたじょうご状部材８６は、自蔵型ボート型装置が貯蔵容器内を方向９０に動かされると、じょうご開口部８７に入り込む水を付勢してセル通路内に入れる。

装置は、自己推進型、電源内蔵型浮揚性電解装置に関して実施形態Ｉに記載したのと実質的に同様の有効性で、水を電解するのに使用することができる。本実施形態では、一旦装置１０が水の貯蔵容器内に置かれると、水が通路２４に流れ込むにつれて、電極２１及び２２の対の間に電流が確立される。桶の水を手で又は装置を手で動かすことによって、あるいは好ましくは装置に取り付けられた延長ハンドル（図示せず）で貯水全体を数分間、周期的に攪拌することで、画定された空隙部を有する電極対の間を十分な水が通過して、浴槽の湯を殺菌するのに有効な量の殺菌性混合酸化体が生成される。

（電解された水の使用）
電解装置２０から出る電解された水は、貯水を有効に消毒又は殺菌することができ、貯蔵容器の溶液を、飲料水、浴用水の水源として、又は製品製造用の滅菌水（即ち、微生物が中和された水）の水源として、あるいは製造装置の洗浄及び多数の他の用途に有用なものにする。電解された貯水はまた、他の水源に添加してそれを衛生的にする（例えば、プール、サウナ、冷水塔などに見られる貯留水中の微生物を中和する）こともできる。更に、電解された貯水は、有機及び無機表面、身体表面（例えば、手、足、顔など）、硬質及び軟質表面、食器及び食品に接触する表面、流し台、カウンタートップ、蛇口、床、軟質表面、布地、衣類、及び他の硬質及び軟質表面上にある微生物を中和するのに使用することができる。

好ましい実施形態は、乳児用の浴槽の湯を処理するための装置を含む。免疫系が未発達で細菌及び他の病原体に感染しやすい出生から６ヶ月までの期間を含めて、乳児は頻繁に入浴させる必要がある。乳児を入浴させる水は、粘膜領域に接触することによって、又は乳児が浴槽の湯を意図的にではなく摂取することによって、病気、特に下痢を引き起こす可能性がある微生物の重要な源となり得る。入浴前及び入浴中に浴槽の湯を殺菌することで、浴槽の湯によって引き起こされる病気が大幅に減少し、またそれを排除することができる。

有益な殺菌性混合酸化体は寿命が短いため、電解された貯水を電解直後に使用することが非常に好ましい。好ましくは、殺菌、衛生化又は消毒に使用する際、貯水は、電解後約１５分以内、好ましくは約５分以内、より好ましくは約１分以内、最も好ましくはほぼ直後に使用される。

本発明の様々な利点は、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲を検討すれば、当業者には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」で引用したすべての文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に対する先行技術であることを容認するものと解釈されるべきではない。

本発明の特定の実施形態について説明し記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を、添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

本発明の電解装置に使用される平面電解セルを示す。 本発明の電解装置に使用される別の電解セルを示す。 本発明の電解装置に使用される更に別の電解セルを示す。 線４−４に沿って取った図１の電解セルを含む本発明の装置の一実施形態を示す。 線５−５に沿って取った図３の電解セルを含む本発明の装置の別の実施形態を示す。

Claims (27)

1. 塩化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器内に配置して電解溶液を電解するための、電源内蔵型、自己推進型、自蔵型の電解装置であって、
   （１）自蔵型本体、
   （２）少なくとも１対の電極を具え、これら電極がそれらの間に形成されたセル通路を画定し、前記セル通路に電解溶液を貫流でき、前記セル通路が入口及び出口を有する電解セルであって、前記セル入口が貯蔵容器の電解溶液と流体連通する、電解セル、
   （３）前記電極間に電流を印加するための電流供給源、及び
   （４）水の前記貯蔵容器内で前記自蔵型電解装置を移動させるための推進手段
   を含むことを特徴とする電解装置。
2. 前記電解セルが自蔵型本体内に収容されていることを特徴とする、請求項１に記載の電解装置。
3. 前記電解セルが、自蔵型本体の外側の、浸水表面上に位置することで、自蔵型本体が水の貯蔵容器内に移動すると貯水が電解セル入口に進入することを特徴とする、請求項１または２に記載の電解装置。
4. 前記貯水をセル通路を介してポンプ送水するための手段を含むことを更に特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置。
5. インジケータを含み、該インジケータがその機能性を表示することを更に特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置。
6. インジケータがセンサであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置。
7. 水中に酸化体種が存在することを表示するインジケータを含むことを更に特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の電解装置。
8. 前記推進手段がポンプ送水手段であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の電解装置。
9. 前記ポンプ送水手段が、電流供給源を動力源とする電動モータによって駆動される回転インペラを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の電解装置。
10. ハロゲン化物イオンの局所的供給源と、ハロゲン化物イオンの局所的供給源をセル入口と流体連通している貯水の一部に送達する手段とを含むことを更に特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の電解装置。
11. 前記自蔵型本体が浮揚性本体であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の電解装置。
12. 塩化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器内に配置して電解溶液を電解するための、電源内蔵型、自蔵型電解装置であって、
    （１）自蔵型本体、
    （２）一対の電極を具え、これら電極がそれらの間に形成されたセル通路を画定し、このセル通路に電解溶液を貫流でき、セル通路が入口及び出口を有する電解セルであって、前記セル入口が貯蔵容器の電解溶液と流体連通しており、前記セル通路が前記一対の電極間に０．１ｍｍ〜５．０ｍｍのギャップ空隙部を有するギャップを形成する、電解セル、及び
    （３）前記一対の電極間に電流を印加するための電流供給源
    を含むことを特徴とする電解装置。
13. 貯水を電解セル入口へ、電解セル通路を介してポンプ送水するための手段を含むことを更に特徴とする、請求項１２に記載の電解装置。
14. 前記電解セルが自蔵型本体内に位置することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の電解装置。
15. 前記装置を貯蔵溶液中で手動で動かすための手段を含むことを更に特徴とする、請求項１２〜１４のいずれかに記載の電解装置。
16. 前記電解セルが自蔵型本体の外側に位置し、前記ポンプ送水手段が、電解セル入口に取り付けられたじょうご状部材を含み、該部材が前記通路内に溶液を通過させることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の電解装置。
17. ハロゲン化物イオンの局所的供給源と、ハロゲン化物イオンの局所的供給源を電解セル入口と流体連通している貯水の一部に送達する手段とを含むことを更に特徴とする、請求項１２〜１６のいずれかに記載の電解装置。
18. ハロゲン化物イオンの局所的供給源が、電解溶液の貯蔵容器と流体接触している濃縮ブライン溶液又は塩錠剤を含むことを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれかに記載の電解装置。
19. 前記自蔵型本体が浮揚性本体であることを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれかに記載の電解装置。
20. ハロゲン化物イオンを含有する電解溶液の貯蔵容器を電源内蔵型電解装置で消毒する方法であって、
    １）汚染された水の貯蔵容器を提供する工程、及び
    ２）貯水の少なくとも一部を自蔵型電解装置で処理することによって、水を消毒する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
21. 前記貯蔵容器が微生物で繰返し汚染される場合に、前記方法が、微生物による水の再汚染に応じて、貯水の少なくとも一部を電解装置で再処理することによって、水を再消毒する工程を含むことを更に特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 電解溶液の貯蔵容器が連続的に前記電解装置で処理されることによって、貯蔵容器の再汚染を防止する、請求項２０又は２１に記載の方法。
23. 前記貯蔵容器が浴槽の湯を含むことを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記貯蔵容器がスイミングプールであることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記貯蔵容器がホットタブ又は温水浴槽であることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれかに記載の方法。
26. 貯水の少なくとも一部を処理する工程２）が、
    ２ａ）前記貯水の少なくとも一部を電解装置に通す工程、
    ２ｂ）前記電解装置の電解セル内の貯水の一部を電解し、それによって多量の混合酸化体物質を含む電解された水の流出物を形成する工程、
    ２ｃ）前記流出物を水の貯蔵容器内に放出する工程、及び
    ２ｄ）前記流出物を水の貯蔵容器全体に分散させ、それによって貯蔵容器を消毒する工程
    を含むことを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれかに記載の方法。
27. 貯水の一部を電解する工程２ｂ）が、
    ｉ）ハロゲン化物イオンの局所的供給源を提供する工程、
    ｉｉ）ハロゲン化物イオンの局所的供給源を、電解セルを通過する貯水の一部と混合する工程、及び
    ｉｉｉ）電解装置の電解セル内のハロゲン化物イオンを含有する水を電解し、それによって、貯水のみの部分を電解することで形成される混合酸化体物質の量よりも多量の混合酸化体物質を含む電解された水の流出物を形成する工程
    を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
    
    

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