JP2019509397A - 可搬型電解システム - Google Patents

Abstract

カン水区画と淡水区画とを画定するハウジングを含む、カン水を電気分解するための電解システムが提供される。第１の電解カートリッジは、カン水区画内に配設され、帯電する電極を含む。第１の電解カートリッジは、淡水区画と流体連通する入口と、分配システムと流体連通する出口とを含む。電動式ポンプは、淡水区画からカートリッジの入口に淡水を導く。制御システムは、淡水区画からカートリッジの入口への淡水の流れが検出されるときに電源からポンプに電力を導くように構成され、淡水区画からカートリッジの入口への淡水の流れが検出されないときにポンプへの電力の供給を停止するように構成される。
【選択図】 図１

Description

[0001]本発明は、電気化学的活性化液（例えば、電解水）を製造するための装置およびシステムに関する。より詳細には、本発明は、アルカリ性電解水と酸性電解水とを同時に生成することに関する。

[0002]アルカリ塩を含有する水を電気分解して酸性電解水とアルカリ性電解水とを生成するシステムおよび方法が知られている。典型的には約３．０〜約６．５のｐＨを有する、酸性電解水は一般に、医療産業、農産業および食品加工産業での用途ならびに他の施設内環境での用途を含む様々な殺菌用途で使用されることが増えている殺菌剤を含む。アルカリ性（すなわち、塩基性）電解水はまた、殺菌作用ならびに洗剤作用および変性作用を有し、油およびグリースの汚れの洗浄に有用である。塩化ナトリウムは一般に、環境に優しく、強力で低コストである酸および塩基を生成するので水に溶解されるアルカリ塩として使用される。

[0003]水を電気分解するための既知のシステムおよび方法は、操作が複雑であり、困難でさえある可能性がある。いくつかの既知のシステムおよび方法は、水が既知のシステム内に入る前に水の大規模な前処理を必要とする。例えば、いくつかの電解工程では、電解水製品（複数可）を一貫して生成するために極めて純粋な水が必要となる。大規模な前処理の例としては、限定されるものではないが、蒸留、脱イオン化、膜処理などが挙げられる。

[0004]電解水製品の少量生成の必要性が多くの用途に存在する。例えば、家庭、およびレストラン、サービスステーション、食料品店などのより小規模な商業施設は、酸性電解水およびアルカリ性電解水洗浄剤を必要とするが、典型的には市販の水電解システムにより生成される量よりも著しく少ない量で必要とする。そのような市販の水電解システムは、一般に、産業設備、病院、ホテルおよび他の施設などの、より大規模な施設に適した大量の電解水製品を生成する。これらの大量生成する水電解システムをより小規模な施設内で使用することは不経済である。

[0005]いくつかの市販の水電解システムはまた、維持が過度に複雑でコスト高である可能性があり、このことが、電解水製品に特段の需要が生じたときなど、たまにしかシステムを動作させない場合に問題になる可能性がある。追加的に、水を電気分解するための既知のシステムおよび方法は、一般に、連続的または少なくとも半連続的に動作させる場合にはより効率的であり、可搬性には適していない。可搬型システムは、比較的小型になる傾向があり、一般に、カルシウムおよびマグネシウムを実質的に含まないようにシステムに水が投入されることを必要とする。水を電気分解するための全てのシステム、ただし、特にサイズが比較的小型であるシステムは一般に、硬水による汚損を生じ易い。水の硬度は、地理的領域において局所的に異なるだけでなく、国の地域によっても大きく異なる。水の硬度は、水電解システムの信頼性の高い電解処理を著しく妨げる可能性がある。

[0006]前述の内容を考慮して、本発明の目的は、システムの可搬性を可能にするコンパクトな設計を有する電解システムを提供することである。

[0007]本発明の更なる目的は、システムの動作の簡単でコスト効率の高い制御を提供する前述のタイプの電解システムを提供することである。

[0008]本発明の別の目的は、上記で特徴付けたように、単一のバッチの電解水を生成するために効率的にオンデマンドで動作できる電解システムを提供することである。

[0009]本発明の更なる目的は、固定された配管なしに動作させることが可能である前述のタイプの電解システムを提供することである。

[0010]これらの目的は、本発明の範囲を限定するように意図されていない。その上、本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照すれば明らかになるであろう。

図１は、本発明による例示的な可搬型水電解システムの正面斜視図である。 図２は、図１の水電解システムの上面断面図である。 図３は、図１の水電解システムの一部切欠背面斜視図である。 図４は、図１の水電解システムの分解背面斜視図である。 図５は、図１の水電解システムを動作させるための例示的な電気システムの概略図である。

[0016]全体的な発明概念を包含する実施形態は種々の形態をとり得るが、本開示が例示であるとみなされるべきでありかつ具体的な実施形態に限定されるように意図されていないという理解の下で、種々の例示的な好ましい実施形態が図面に示され以下で説明される。

[0017]図面の図１を参照すると、本発明の教示に従って構築された可搬型電解システム１０の例示の実施形態が示されている。図示の可搬型電解システム１０は、アルカリ塩水溶液を電気分解して酸性電解水および／またはアルカリ性（すなわち、塩基性）電解水を生成するように動作可能である。酸性電解水（すなわち、酸性除菌剤）とアルカリ性電解水（すなわち塩基性洗浄剤）の両方は、医療、農業、食品加工および施設内用途を含む様々な用途においてそれら両方を有用なものにする殺菌特性および洗浄特性を有する。一実施形態によれば、アルカリ塩水溶液は、水と塩化ナトリウムとを含む食塩水(saline solution)やカン水（brine solution；塩水）である。処理条件に応じて、水と塩化ナトリウムとを含むカン水の電解により、各々が化学水溶液である、次亜塩素酸水溶液（例えば、酸性除菌剤）および水酸化ナトリウム水溶液（例えば、塩基性洗浄剤）が生成される。当業者であれば認識するように、本開示は、任意の特定の溶液の電解または任意の特定の用途での使用に限定されるものではない。

[0018]「水溶液」および「化学水溶液」という用語は、本明細書に開示されるカートリッジ、槽、システムもしくは方法により生成される含水液（例えば、酸性電解水およびアルカリ性電解水）またはそのようになる含水液（例えば、空間１００内に入るか、空間１００内に収容されるか、または空間１００から外に出る、淡水（fresh water）、任意の中間物質）を説明するために本明細書で使用される。カン水（brine）は、用語の一般的な意味では水溶液であるが、本出願で言及される場合には「水溶液」または「化学水溶液」ではない。

[0019]可搬型電解システム１０は、システム１０に関連する種々の構成要素が内部に配設され得るハウジング１２を含み得る。以下にさらに述べるように、ハウジング１２は、サイズが比較的コンパクトであってもよい。コンパクトな構成は、レストランや家庭などの、電解システム１０が使用され得るより小規模な施設では深刻な問題となり得る、空間を節約できるだけでなく、電解システム１０が可搬可能であることを可能にする。この場合、ハウジング１２は、基部１４と、直立した外壁１６と、カバー１８とを含む。ハウジング１２の内部は、カン水槽またはカン水区画２０と別個の淡水区画２２とを画定するように構成される。例えば図２〜図４に示すように、ハウジング１２の内部のカン水区画２０および淡水区画２２は、各区画がハウジングの外壁１６の一部分と内壁２４とにより画定されるように、直立した内壁２４により分割されてもよい。図示の実施形態において、図４に最も良く示すように、ハウジング１２のカバー１８は、以下にさらに説明するように、カバー１８がハウジング１２上に配設されたときに淡水区画２２と連通する充填開口２６であって、淡水が通過して淡水区画２２内に導入され得る充填開口２６をカバー１８に有する。充填開口２６は、淡水区画２２が満たされていないときに充填開口２６を閉鎖するために使用できる関連するキャップ２８を有する。当業者であれば、ハウジング１２が、淡水区画２２に充填する他の方法に対応するように構成され得ることを認識するであろう。例えば、淡水区画２２は、カバー１８全体を取り外すことにより充填されてもよく、またはカバー１８は、カバーがハウジングに対して開位置と閉位置との間で枢動することを可能にする方法でハウジング１２に枢動可能に取り付けられてもよい。

[0020]正に帯電する電極３１（すなわち、正極）を有する少なくとも１つの電解カートリッジ３０、および負に帯電する電極３１（すなわち、負極）を有する少なくとも１つの電解カートリッジ３０は、図２および図３に示すように、カン水区画２０内に配設されてもよい。電極３１は、それぞれのカートリッジ３０の内部に配設され、したがって、図２〜図５には示されていない。しかしながら、電極３１は、図５の回路図に概略的に示されている。電解カートリッジ３０は、カートリッジ３０の実質的に全ての側面がカン水にさらされる状態で、カン水区画２０内に収容されたカン水に浸漬されてもよい。本明細書で使用する場合、電解槽という用語は、正に帯電する電極３１を有する一方の電解カートリッジ３０と、負に帯電する電極３１を有する他方の電解カートリッジ３０とを含む、１対の電解カートリッジ３０からなる。電解カートリッジ３０が浸漬される開放カン水区画２０の使用により、任意の閉塞型中間室が不要となり、それにより、流体がシステムをより自由に流れることを可能にする。開放カン水区画２０はまた、流体の流れを導くための複雑なガイドを不要にし、それにより、設計を簡素化するとともに効率を向上させる。

[0021]カートリッジ３０は、カン水区画２０内のカン水を電気分解し、それにより、正および負に帯電したイオンをそれぞれのカートリッジ３０内に引き込むように構成される。この目的を達成するために、各カートリッジ３０は、イオン透過膜３２（図３および図４で視認できる）を含み得る。一実施形態によれば、イオン透過膜３２は、各カートリッジ３０内の電極３１の各側に設けられる。各電極３１のいずれかの側に膜３２を配設することで、イオンが電極３１の両側からカートリッジ３０内に引き込まれることを可能にすることにより各電極３１を用いて達成可能な生成量が増加する。代替的な実施形態によれば、各カートリッジ３０は、電極の一方側にのみ配設されたイオン透過膜３２を有するように構成されてもよい。

[0022]図３および図４に示すように、各カートリッジ３０は、関連する電極３１とイオン透過膜３２の両方を支持するカートリッジハウジング３４を含むことができる。この場合、カートリッジハウジング３４は、互いに対向する実質的に平坦な側面を備えた比較的薄肉の矩形構成のそれぞれのカートリッジ３０を提供し、それら側面の１つは、図３および図４で確認することができる。カートリッジハウジング３４の各側面は、カン水が通過して膜３２の表面に達し得る複数の開口を内部に有し得る。図示の実施形態において、２つのカートリッジ３０は、システム１０のカン水区画２０内において隣り合わせの関係で支持される。その上、カートリッジ３０は、カン水が２つのカートリッジ３０間の空間にアクセスすることを可能にするために互いに向かい合うカートリッジの側面が十分な距離だけ離間されるように支持される。これにより、カートリッジ内に支持されたそれぞれの電極３１の両側のイオン透過膜３２を介してイオンが各カートリッジ３０内に入ることが可能になる。２つのカートリッジ３０が隣り合わせの関係で支持された状態で示されているが、当業者であれば、カートリッジ３０がカン水区画２０内に他の配置で支持され得ることを認識するであろう。その上、略矩形の構成のハウジングを有するカートリッジ３０が示されているが、当業者であれば、他の構成も使用できることを認識するであろう。

[0023]各カートリッジ３０内に収容される電極３１は、一般に金属である、導電性物質で略構成される。ある実施形態において、正極、すなわち正に帯電する電極３１は、酸性水溶液（例えば、酸性電解水）と適合する物質で構成される。好ましい実施形態において、正極は、混合金属酸化物コーティング、例えば、ある金属の酸化物のコーティングで被覆されたチタンで構成される。ある実施形態において、混合金属酸化物コーティングは、タンタル、ルテニウム、およびイリジウムの酸化物を含む。ある実施形態において、負極、すなわち、負に帯電する電極３１は、アルカリ性水溶液と適合する導電性物質で構成される。好ましい実施形態において、負極は、チタンまたはその合金で構成される。電極３１は、例えば中実板もしくは窪み付き構造を有し得るか、または本明細書で説明した電解反応を行うために必要に応じて電流を提供するように別様に構成されてもよい。

[0024]電極板３１に向かうイオンの流れを可能にするために、膜３２はイオン透過性である。特に、負に帯電する電極３１を有するカートリッジ３０は、正イオン交換膜３２、すなわち、陽イオン選択膜を備えている。ある実施形態において、陽イオン選択膜は、アルカリイオンを通過させる。好ましい実施形態において、陽イオン選択膜（複数可）は、ナトリウムイオンを通過させる。好ましい実施形態において、陽イオン選択膜（複数可）は、スルホン化テトラフルオロエチレン系フッ素重合体−共重合体で構成される。正に帯電する電極３１を有するカートリッジ３０は、負イオン交換膜３２、すなわち、陰イオン選択膜を備えている。ある実施形態において、陰イオン選択膜は、特に、ハロゲンイオンを通過させる。好ましい実施形態において、陰イオン選択膜（複数可）は、特に、塩化物イオンおよび／または塩素酸イオンを通過させる。好ましい実施形態において、陰イオン選択膜（複数可）は、スルホン化テトラフルオロエチレンコーティングを有するポリテトラフルオロエチレン布で構成される。好ましい実施形態によれば、膜３２は、剛性であるが多孔質の構造を有する。

[0025]カートリッジ、電極および膜の実施形態の構造および動作に関する追加情報は、米国特許第８７５３４８９号明細書および米国特許第９１０３０４３号明細書ならびに係属中の米国仮特許出願第６２／１７４７９１号明細書および米国仮特許出願第６２／１１１９８０号明細書に見出すことができる。

[0026]図４に示すように、電解カートリッジ３０の各々は、膜３２と電極３１との間のカートリッジ３０内の空間に淡水を導く淡水入口３６（すなわち、空間の入口）を有する。カートリッジ３０内において、淡水は、この空間に引き込まれたイオンと混合されて、（正に荷電した電極３１を備えたカートリッジ３０内に）酸性水溶液または（負に帯電する電極３１を備えたカートリッジ３０内に）アルカリ性水溶液を形成する。各カートリッジ３０はまた、それぞれの化学水溶液（酸性水溶液またはアルカリ性水溶液）がカートリッジ３０から流出できる出口３８を有する。淡水がイオンと混合するカートリッジ３０内の空間は、カン水中に沈められたときに、カートリッジ３０内へのイオンの唯一の流路が膜３２を介するように密閉され、したがって、あるイオン種（すなわち、正に帯電したイオンまたは負に帯電したイオン）のみが特定のカートリッジ３０の内部に入ることができる。

[0027]各カートリッジ３０は、カートリッジの一方が正に帯電する電極を有し他方のカートリッジが負に帯電する電極を有する、少なくとも２つのカートリッジ３０が存在する限り、各カートリッジ３０がカン水区画２０内に浸漬され、適切に帯電し、淡水区画２２内の淡水供給源および化学剤出口に接続されるだけでよい点において自己完結型であるとみなすことができる。しかしながら、各々の多数のカートリッジ３０が特定のシステムに含まれてもよく、各々の等しい数が存在しなくてもよい。図示の実施形態は、（カン水区画内に支持されるカートリッジに対して）各カートリッジ３０の下端部に淡水入口３６を有しかつ各カートリッジ３０の上端部に化学水溶液出口３８を有するが、カートリッジ３０は、水が導入されて化学水溶液がカートリッジの同じ端部から取り除かれるように構成することができる。

[0028]淡水区画２２から各カートリッジ３０の入口３６への淡水の移送を可能にするために、各カートリッジの入口３６は、淡水区画２２と連通する淡水供給ライン４０（その一部分は図３で確認できる）に接続される。追加的に、各カートリッジ３０の出口３８は、カートリッジ３０から流出する化学水溶液を分配システム４４に導くように構成される化学剤充填ライン４２に接続される。この場合、例えば図１に示すように、分配システム４４は、ハウジング１２の前端部に設けられ、カートリッジ３０からの化学剤充填ライン４２が接続されるマニホールド４６（図３参照）を含む。マニホールド４６は、図１に最も良く示す分配ステーション４８よりも上のハウジング１２の前端部の上部分に配設される。図示の分配ステーション４８は、化学水溶液が充填される１つまたは複数の容器が配置され得るプラットフォーム５２をマニホールド４６の真下に画定する凹部分５０をハウジングの前端部における外壁１６に含む。マニホールド４６は、化学剤充填ライン４２から受け取った化学水溶液を分配ステーション４８のプラットフォーム５２に向けて下方向に、プラットフォーム５２に位置決めされた１つまたは複数の容器内へ導くように構成されてもよい。

[0029]図示の実施形態において、分配ステーション４８のプラットフォーム５２は、図１に示すように、この場合はマニホールド４６の真下に隣り合わせに配設される２つの分配位置５４を有するように構成される。各分配位置５４は、操作者が化学水溶液を充填することを望む、ボトルなどの、可搬型容器を受け入れるように寸法決めされる。一実施形態によれば、２つの分配位置５４は、全く同じように寸法決めされ構成されてもよい。例えば、各分配位置５４は、約１リットルの最大容量を有する容器を受け入れるように構成されてもよい。

[0030]図示の実施形態において、マニホールド４６は、アルカリ性電解水を分配位置５４の一方におよび酸性電解水を他方の分配位置５４に送るように構成される。分配ステーション４８が図面に示す構成とは異なる構成を有し得ることが認識されるであろう。例えば、分配位置５４の一方は、他方よりも比較的大きくてもよい（つまり、比較的大容積の容器を受け入れることが可能であってもよい）。追加的に、分配位置５４は、さらに離間されるかまたは仕切壁により分離されるなど、互いに対して異なる向きに配置されてもよい。代替的な実施形態によれば、分配システム４４は、カートリッジ３０により生成された化学水溶液の一部または全部を、分配ステーション４８内に位置決めされないバケツなどのより大きな容器を満たすために使用され得る吐出ホースに導くように構成されてもよい。分配システム４４は、酸性電解水とアルカリ性電解水の一方または両方を吐出ホースに導くように構成されてもよい。

[0031]淡水区画２２内の淡水をカートリッジ３０のそれぞれの入口３６に移動させるために、電解システム１０は、ポンプ５６を含む。より具体的には、ポンプ５６（図４に概略的に示す）は、カン水区画２０内に配設されたカートリッジ３０各々の淡水入口３６と流体連通するように構成されて配設される。さらに、ポンプ５６は、ハウジング１２の淡水区画２２と流体連通するように構成されて配設され、淡水区画２２から淡水を引き出して、淡水供給ライン４０を介して加圧下でカートリッジ入口３６に淡水を導くように動作可能である。図示のポンプ５６は、電動式であり、カン水区画２０および淡水区画２２の真下の、ハウジング１２の下部分における区画内に配設される。ポンプ５６は、淡水区画２２から各カートリッジ３０の入口３６に淡水を送り、イオンを取り出す各カートリッジ３０の内部を通して水を移動させ、次いで、それぞれのカートリッジ出口３８および関連する化学剤充填ライン４２を介して得られた化学水溶液をマニホールド４６に送るのに十分な流量および圧力を生成するように構成される。一実施形態によれば、ポンプ５６は、１分当たり約０．２７〜約０．３３ガロンの流量を生成するように構成される。

[0032]ポンプ５６と、カートリッジ３０内に収容された電極３１とに電力を供給するために、可搬型電解システム１０は、電源５８を含む。図示の実施形態において、電源５８は、図４に示すように、ライン６０を介して電極３１の各々に電気的に接続される。これらのライン６０は、この場合はカン水区画２０と淡水区画２２との間のハウジング１２の後部分における電力区画６２内に配設される電源５８へ延びる。電源５８へのアクセスを提供するために、ハウジング１２の外壁１６は、取り外されたときに電力区画６２に開口を提供する取り外し可能なパネル６４を含む。電源５８は、可搬型電解システム１０が使用される箇所における既存の電気システムに電源５８を、コンセントなどを介して、接続するために使用できる取り付けられた電源コード６６を有する。一実施形態によれば、電源５８は、２４Ｖを発生させるように構成される。

[0033]ポンプ５６の動作およびカン水区画２０内のカートリッジ３０内の電極３１の動作を制御するために、カートリッジ３０内の電極３１およびポンプ５６への電源５８の接続は、制御回路６８を含む制御システムにより指示されてもよい。特に、制御システムは、電極３１へのこの場合は淡水供給ライン４０を通る淡水の流れに基づいてポンプ５６および電極３１への電力の自動制御を提供するように構成されてもよい。図５に示すように、制御回路６８は、電源５８とポンプ５６と電極３１との間に介在するリレー７０を含み得る。リレー７０は、電極３１へのライン６０における１つのスイッチ７２と、ポンプ５６へのライン７６における１つのスイッチ７４とを含み得る。図示の実施形態において、このリレー７０内のスイッチ７２、７４は、電源５８から（ライン６０を介して）電極３１および（ライン７６を介して）ポンプ５６に至る電力の流れを遮断する通常開位置にある。

[0034]リレー７０の開閉は、図５に示すような、手動オン／オフスイッチ７８と流量スイッチ８０とを含むリレー制御回路７７により制御される。流量スイッチ８０は、淡水供給ライン４０内などの、淡水区画２２からカートリッジ３０への淡水の流れの検出中に閉じるように構成される。流量スイッチ８０は図４にも示されている。再び図５を参照すると、リレー制御回路７７は、オン／オフスイッチ７８または流量スイッチ８０を閉じることによりリレー制御回路７７が完成して電源５８からインダクタコイル８４に電流が流れることを可能にするようにオン／オフスイッチ７８と流量スイッチ８０とを並列に有するように構成される。インダクタコイル８４への電流の流れは、リレースイッチ７２、７４を閉じ、電源５８からカートリッジ３０内の電極３１およびポンプ５６への電力の流れを許容する。この場合は、リレー制御回路７７に電流が流れているときに点灯する表示灯８２がリレー制御回路７７内に設けられる。したがって、表示灯８２は、電極３１およびポンプ５６に電力が流れているときに点灯する。

[0035]オン／オフスイッチ７８は、操作者がスイッチを閉位置に作動させることにより電解システム１０の動作サイクルが開始し得るように、手動で操作されるように構成される。上述のように、スイッチ７８を閉じることにより、リレー７０が作動して、電極３１およびポンプ５６に電力を送ることが可能となる。次いで、ポンプ５６が起動して淡水区画２２からカートリッジ３０への流体の移動を開始させる。オン／オフスイッチ７８の作動により生じるカートリッジ３０への流体の初期の流れは、流量制御スイッチ８０を作動させて流量制御スイッチ８０を閉じるのに十分なものである。したがって、オン／オフスイッチ７８は、電解システム１０の動作を開始するために操作者が作動させたときに短時間だけ閉じる必要がある。ポンプ５６を起動させた時点で、オン／オフスイッチ７８が再び開いてもよく、次いで、リレー制御回路７７を流れる電流が、流量制御スイッチ８０により制御される。淡水区画２２内の淡水が空になったときに、カートリッジ３０への淡水の流れが止まり、流量制御スイッチ８０が非作動状態になる。これにより、リレー制御回路７７が開いてインダクタコイル８４への電流の流れが停止し、その結果、スイッチ７２、７４が開いて電極３１およびポンプ５６への電力の流れが停止する。

[0036]本開示の制御回路６８は、電解システム１０の動作を制御するために、特にカートリッジ３０への電気および流体の流れを制御するために、簡単でコスト効率の高い方法を提供する。制御システムは、微細電子制御が必要であるような、複雑な電子機器を必要としない。同様に、複雑な流量制御弁は、ポンプ５６がカートリッジ３０へのおよびカートリッジ３０を通る十分な淡水の流れを生成する限り必要ではない。

[0037]本開示の電解システム１０を動作させるために、使用者は、別個の淡水供給源からの淡水を淡水区画２２に手動で充填してもよい。例えば、水道水またはボトル入り飲料水を含む、任意の淡水供給源を使用することができる。淡水は、ハウジング１２のカバー１８における充填開口２６を通して淡水区画２２内に導入することができる。充填された時点で、操作者は、充填開口２６におけるキャップ２８を交換してもよい。淡水区画２２は、電解システム１０の各動作サイクルの前に略満たされる必要があるが、カン水区画２０内のカン水は、電解システム１０の多数のサイクルに有用である。カン水区画２０内にカン水を再充填するかまたはカン水区画２０内のカン水を交換する必要がある場合には、塩を水と混合してカン水区画２０用のカン水を生成することができる。カン水は、電解システム１０の外部の容器内で混合され、次いで、ハウジング１２からカバー１８を持ち上げることにより使用者によりカン水区画２０に注ぎ込まれてもよい。カン水を調製するための塩は、電解システム１０に供給され得るパッケージまたはバッグ内に提供されてもよい。

[0038]カン水区画２０および淡水区画２２内の流体残量の表示を操作者に与えるために、電解システム１０のハウジング１２は、残量表示窓を任意選択的に含み得る。特に、操作者がカン水区画２０および淡水区画内の流体の量を確認できるように、別個の残量表示窓をハウジングに設けることができる。残量表示窓に好都合な１つの箇所は、この箇所が電解システム１０を使用する操作者にとって容易に視認できる箇所であるので、分配ステーション４８を画定するハウジングの前端部における外壁１６の凹部分５０内であってもよい。当然ながら、残量表示窓は他の箇所にも設けることができる。

[0039]電解システム１０を作動させる前に、使用者はまた、電解システムにより生成された化学水溶液を受け入れる容器を分配ステーションのプラットフォーム５２上に位置決めしてもよい。例えば、使用者は、酸性電解水を受け入れる１つの容器と、アルカリ性電解水を受け入れる１つの容器とを位置決めしてもよい。容器の配置が完了して淡水区画２２が満たされた時点で、使用者は、オン／オフスイッチ７８により電解システム１０を作動させてもよい。上述のように、電解システム１０は、作動中に淡水区画２２が空になるまで動作し、その時点で、流量スイッチ８０がリレー制御回路７７を不作動状態にして電極３１およびポンプ５６への電力の流れを遮断する。

[0040]代替的な実施形態によれば、電解システムは、任意選択的に、例えば各動作サイクルの終了時または開始時に、淡水区画２２を自動的に再充填するように構成されてもよい。例えば、淡水区画２２が空であるので、流量スイッチ８０が、電極３１およびポンプ５６への電力を遮断すべきであるという信号を送ると、電磁弁が、淡水区画２２と連通する加圧淡水供給ライン内に開弁することができる。次いで、淡水は、流体レベルセンサなどのセンサが、淡水区画２２に淡水が充填されたことを示すまで、淡水区画２２に流入する。次いで、流体レベルセンサは、淡水供給ラインにおける電磁弁を不作動状態にするかまたは閉弁する信号を送信する。代替的に、淡水区画の自動充填は、ポンプ５６がカートリッジ３０への水の流れを開始する前の各動作サイクルの開始時に行われる可能性がある。

[0041]一実施形態において、比較的軟質である淡水は、電解システム１０の動作の改善をもたらし得る。このことを説明するために、淡水区画２２で使用される水の硬度および／または軟度に関する情報が、電解システム１０を動作させる前に収集されてもよい。この情報が、使用される水が非常に硬質であることを示す場合には、電解システム１０で使用される水を軟水にするための対策が講じられてもよい。例えば、システムを使用する前に、電解システムに淡水を提供するために使用される水源に対して検査が実施されてもよい。水の硬度が非常に高い、例えば１ガロン当たり約１０グレインの硬度よりも低い場合には、炭酸ナトリウムが、淡水区画内で使用される水に加えられてもよい。その上、炭酸ナトリウムは、電解システム１０に含まれるとともに操作者が使用中に水に加えることができる、予め測定した小さなパッケージ内に提供されてもよい。代替的に、市販の軟水化システムが、電解システムに淡水を提供するために使用される水源に設けられてもよい。

[0042]淡水区画２２とカン水区画２０の両方が手動で満たされ得るので、電解システム１０は、固定された任意の配管に取り付けられる必要はない。したがって、電解システムは、完全に可搬型である。その上、ハウジング１２の構成は、小さな空間に収まるコンパクトな省スペース設計を提供する。電解システム１０は、単一バッチの化学水溶液を一度に作製するために必要な場合にのみ使用できるので、大規模な電解システムよりもはるかに効率的である。本開示の電解システム１０の小さなサイズ、可搬性およびオンデマンド動作により、レストラン、食料品店または食品が取り扱われる他の施設、サービスステーション、小売店、より小規模なホテルおよび養護施設、ならびにさらには家庭などの用途での使用に本開示の電解システムを非常に適したものにする現場での利便性がもたらされる。しかしながら、電解システム１０は、これらの用途に限定されるものではない。例えば、本開示の電解システムの多数のユニットは、より大きな設備内に設けることができる。

[0043]本明細書に引用された刊行物、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、あたかも、各参考文献が、参照により本明細書に組み込まれるべく個々にかつ具体的に示されており、またその全体が本明細書に明記されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

[0044]本発明を説明する文脈（特に以下の特許請求の範囲の文脈）における「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」という用語ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、単数と複数の両方を網羅すると解釈されるものとする。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、別段の断りのない限り、制限のない用語（すなわち、「含むが、それに限定されない」ことを意味する）と解釈されるものとする。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡便な方法として役立つように意図されたものにすぎず、各個別の値は、あたかもそれが本明細書に個々に列挙されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で説明した全ての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書で提供するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば、「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」）は、本発明をより良く明らかにするように意図されたものにすぎず、別段に主張しない限り、本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。

[0045]本発明を実行するための本発明者らに既知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態を本明細書で説明する。それらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を読めば、当業者に明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変形形態を必要に応じて用いることを期待しており、また、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されているものとは別の方法で実施されることを意図している。よって、本発明は、準拠法により許可されるように、本明細書に添付された特許請求の範囲に列挙された主題の全ての修正形態および均等物を含む。その上、全ての可能な変形形態における上で説明した要素の任意の組み合わせが、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、本発明に包含される。

Claims (20)

1. カン水を電気分解するための電解システムであって、前記電解システムは、
   カン水区画と淡水区画とを画定するように構成された内部を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配設され、化学水溶液を可搬型容器内に吐出するように構成された分配システムと、
   帯電する電極とイオン透過膜とを含み、前記カン水区画内に配設された第１の電解カートリッジであって、前記淡水区画と流体連通する入口と、前記分配システムと流体連通する出口とを有するように構成された前記第１の電解カートリッジと、
   前記淡水区画と流体連通するポンプであって、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口に淡水を導き、前記第１の電解カートリッジを通して淡水を移動させ、前記第１の電解カートリッジの前記出口から前記分配システムに化学水溶液を導くように動作可能である、電動式である前記ポンプと、
   前記ポンプおよび前記電極に電力を供給するための電源と、
   前記電源から前記ポンプへの電力の供給を制御するための制御システムであって、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されるときに前記電源から前記ポンプに電力を導くように構成され、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されないときに前記電源から前記ポンプに電力を導くことを停止するように構成された前記制御システムと
   を備える、電解システム。
2. 前記制御システムが前記電極への電力の供給を制御し、前記制御システムが、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されるときに前記電源から前記電極に電力を導くように構成され、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されないときに前記電極への電力の供給を停止するように構成されている、請求項１に記載の電解システム。
3. 前記制御システムが、開位置と閉位置との間で移動可能である手動オン／オフスイッチであって、前記閉位置にあるときに前記電源から前記ポンプおよび前記電極に電力を導くように構成された前記手動オン／オフスイッチをさらに含む、請求項２に記載の電解システム。
4. 前記制御システムが、前記オン／オフスイッチと、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されるときに前記電源から前記電極に電力を導くように構成され、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されないときに前記電極への電力の供給を停止するように構成された流量スイッチとを含む制御回路を備え、前記オン／オフスイッチおよび前記流量スイッチが並列に配設されている、請求項３に記載の電解システム。
5. 前記オン／オフスイッチおよび前記流量スイッチが、前記電源から前記ポンプへの電力の流れを制御する第１のスイッチと、前記電源から前記電極への電力の流れを制御する第２のスイッチとを含むリレーを制御する、請求項４に記載の電解システム。
6. 前記第１の電解カートリッジが、第２の電解カートリッジと伴に槽内に配設されており、前記第１の電解カートリッジが、前記電源により正に帯電するように構成されており、前記第１の電解カートリッジの前記イオン透過膜が陽イオン透過膜であり、前記第２の電解カートリッジが、前記電源により負に帯電するように構成された電極を含むとともに、陰イオン透過膜を有し、前記第２の電解カートリッジが、前記淡水区画と連通する入口と、前記分配システムと連通する出口とを有する、請求項１に記載の電解システム。
7. 前記分配システムが、前記第１の電解カートリッジからの化学水溶液が第１の分配位置に吐出され、前記第２の電解カートリッジからの化学水溶液が第２の分配位置に吐出されるように構成されている、請求項６に記載の電解システム。
8. 前記第１の分配位置および前記第２の分配位置が前記ハウジングにより画定されており、各々が可搬型容器を受け入れるように構成されている、請求項７に記載の電解システム。
9. 前記第１の分配位置および前記第２の分配位置が、前記ハウジングにより画定されたプラットフォーム上に配設されている、請求項１に記載の電解システム。
10. 前記プラットフォームが、前記ハウジングの外壁における凹部により画定されている、請求項９に記載の電解システム。
11. 前記分配システムが、化学水溶液を前記第１の分配位置および前記第２の分配位置に向けて下方に吐出するように構成されている、請求項７に記載の電解システム。
12. カン水を電気分解するための方法であって、前記方法は、
    カン水区画と淡水区画とを画定するように構成された内部を有するハウジングを準備するステップと、
    前記カン水区画内のカン水に第１の電解カートリッジを浸漬するステップであって、前記第１の電解カートリッジが、帯電する電極とイオン透過膜とを含み、前記第１の電解カートリッジが、前記淡水区画と流体連通する入口と、出口とを有するように構成されている、前記浸漬するステップと、
    前記ハウジング内に配設され、化学水溶液を可搬型容器内に吐出するように構成された分配システムに、前記第１の電解カートリッジの前記出口から化学水溶液を導くステップと、
    前記淡水区画と流体連通するポンプであって、前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口に淡水を導き、前記第１の電解カートリッジを通して淡水を移動させ、前記第１の電解カートリッジの前記出口から前記分配システムに化学水溶液を導くように動作可能である、電動式である前記ポンプを準備するステップと、
    前記ポンプおよび前記電極に電力を供給するための電源を準備するステップと、
    前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されるときに前記電源から前記ポンプに電力を導くように、かつ前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されないときに前記ポンプに電力を導くことを停止するように、前記電源から前記ポンプへの電力の供給を制御するステップと
    を含む、方法。
13. 前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されるときに前記電源から前記電極に電力を導くように、かつ前記淡水区画から前記第１の電解カートリッジの前記入口への淡水の流れが検出されないときに前記電極への電力の供給を停止するように、前記電極への電力の供給を制御するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 開位置と閉位置との間で移動可能である手動オン／オフスイッチであって、前記閉位置にあるときに前記電源から前記ポンプおよび前記電極に電力を導くように構成された前記手動オン／オフスイッチを準備するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の電解カートリッジが、第２の電解カートリッジと伴に槽内に配設されており、前記第１の電解カートリッジが、前記電源により正に帯電するように構成されており、前記第１の電解カートリッジの前記イオン透過膜が陽イオン透過膜であり、前記第２の電解カートリッジが、前記電源により負に帯電するように構成された電極を含むとともに、陰イオン透過膜を有し、前記第２の電解カートリッジが、前記淡水区画と連通する入口と、前記分配システムと連通する出口とを有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記分配システムを介して前記第１の電解カートリッジから第１の分配位置に化学水溶液を吐出するステップと、前記分配システムを介して前記第２の電解カートリッジから第２の分配位置に化学水溶液を吐出するステップとをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の分配位置および前記第２の分配位置が前記ハウジングにより画定されており、各々が可搬型容器を受け入れるように構成されている、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１の分配位置および前記第２の分配位置が、前記ハウジングにより画定されたプラットフォーム上に配設されている、請求項１３に記載の方法。
19. 前記化学水溶液が、前記第１の分配位置および前記第２の分配位置に向けて下方に吐出される、請求項１６に記載の方法。
20. 前記オン／オフスイッチを作動させることにより前記カン水の電気分解を開始するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

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