JP2020510752A - 電気化学的活性化システムにおける中和 - Google Patents

Abstract

塩素溶液のｐＨレベルを増加させるために使用することができる中和セルが提供される。中和セルは、中和陽極と、中和陰極と、入口と、出口とを含む。中和陽極及び中和陰極は、中和セルを、中和陽極と中和陰極との間の中央エリア、中和陰極から最も遠い中和陽極の側の陽極エリア、及び中和陽極から最も遠い中和陰極の側の陰極エリアに分割するように位置決めされる。入口は、塩素溶液の到来する流れを陽極エリア内に方向付けることによって塩素溶液を中和セルに入るように方向付ける。出口は、陰極エリアからの塩素溶液の出て行く流れを方向付けることによって塩素溶液を中和セルから出るように方向付ける。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／４５０，６７７号に対する優先権を主張し、その全体の内容は引用することにより本明細書の一部をなす。

塩素溶液及びアルカリ溶液は、特に洗浄機（例えば、商用洗浄機）によるクリーニング溶液として使用される。洗浄機が使用するために塩素溶液及びアルカリ溶液を貯蔵することが可能である。しかし、塩素溶液及びアルカリ溶液を出荷すること並びに塩素溶液及びアルカリ溶液の在庫を維持することは、費用がかかり、貴重な資源（例えば、在庫空間）を使用する可能性がある。塩素溶液及びアルカリ溶液を貯蔵することに関する問題に対処するために塩素溶液及びアルカリ溶液をオンサイトで及びオンデマンドで作り使用することが有利となる。塩素溶液及びアルカリ溶液をオンサイトで作り使用することは、電気化学的活性化中の塩素溶液のｐＨレベルの減少を含む多数の困難を呈する。これらの困難は、塩素濃縮溶液及びアルカリ濃縮溶液の効果的なオンサイト生成を提供するために対処されなければならない。

本要約は、詳細な説明において以下で更に述べられる選択された概念を簡略化した形態で導入するために提供される。本要約は、特許請求される主題の重要な特徴を特定することを意図されないし、特許請求される主題の範囲を決定するときの補助として使用されることも意図されない。

一態様では、塩素溶液のｐＨレベルを増加させるための中和セルが提供される。一実施形態では、中和セルは、
中和陽極と、
中和陰極と、
なお、前記中和陽極及び前記中和陰極は、該中和セルを、前記中和陽極と前記中和陰極との間の中央エリア、前記中和陰極から最も遠い前記中和陽極の側の陽極エリア、及び前記中和陽極から最も遠い前記中和陰極の側の陰極エリアに分割するように位置決めされ、
前記塩素溶液の到来する流れを前記陽極エリア内に方向付けることによって前記塩素溶液を該中和セルに入るように方向付けるように構成される入口と、
前記陽極エリアからの前記塩素溶液の出て行く流れを方向付けることによって前記塩素溶液を該中和セルから出るように方向付けるように構成される出口と、
を備える。

別の態様では、上述の中和セルを備える電気化学的活性化システムが提供される。該システムは、電気分解によってチャンバーセル内に前記塩素溶液の前記到来する流れを生成するように構成される。

別の態様では、塩素溶液のｐＨレベルを増加させる方法が提供される。一実施形態では、該方法は、
塩素溶液の流れを、中和陽極及び中和陰極を備える中和セルに通過させることであって、前記塩素溶液の前記流れは、前記中和陰極から最も遠い前記中和陽極の側の陽極エリアにおいて前記中和セルに入り、前記中和陽極を通過し、前記中和陽極と前記中和陰極との間の中央エリアを通過し、前記中和陰極を通過し、前記中和陽極から最も遠い前記中和陰極の側の陰極エリアから前記中和セルを出ることと、
前記塩素溶液の前記流れを引起しながら、前記中和陽極及び前記中和陰極に給電することと、
を含む。

開示されている主題のこれまでの態様、及び関連する利点の多くは、添付の図面とともに取り上げられる以下の詳細な説明を参照することにより、更に深く理解されるようになるため、更に容易に理解されるであろう。

本明細書で開示される実施形態による、特定のレベルを超えるｐＨを有する高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮塩素溶液を生産するように構成されるＥＣＡシステムの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図１に示すＥＣＡシステム内での中和セルを通る塩素溶液流の例を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図２に示す中和セルの変形である中和セルの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、中和セルの壁から離れて位置決めされる電極を有する中和セルの２つの実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、中和セルの壁から離れて位置決めされる電極を有する中和セルの２つの実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、異なるタイプの非中実電極である中和陽極及び中和陰極を有する図５に示す中和セルの実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、異なるタイプの非中実電極である中和陽極及び中和陰極を有する図５に示す中和セルの実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、異なるタイプの非中実電極である中和陽極及び中和陰極を有する図５に示す中和セルの実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図６Ａ〜図６Ｃにおいてそれぞれ示す中和セルの実施形態を通る内部流の例を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図６Ａ〜図６Ｃにおいてそれぞれ示す中和セルの実施形態を通る内部流の例を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図６Ａ〜図６Ｃにおいてそれぞれ示す中和セルの実施形態を通る内部流の例を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、電極の長さにわたって流れを方向付けるように構成される中和セルの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図８に示す中和セルを通る塩素溶液の流れの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図８に示す中和セルを通る塩素溶液の流れの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、図８に示す中和セルを通る塩素溶液の流れの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイドを有する中和セルの種々の実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイドを有する中和セルの種々の実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイドを有する中和セルの種々の実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイドを有する中和セルの種々の実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイド及び陰極ガイドを有する中和セルの一実施形態を示す図である。 本明細書で開示される実施形態による、陽極ガイド及び陰極ガイドを有する中和セルの一実施形態を示す図である。

本開示は、電気化学的活性化（ＥＣＡ：electro-chemical activation）システムにおいて使用するための中和セルの実施形態を記載する。より具体的には、本開示は、中和の有効性を改善するために、塩素溶液の流れを中和セルに通して方向付ける実施形態を記載する。

図１には、高濃縮アルカリ溶液及び特定のレベルを超える（例えば、ｐＨ４を超える）ｐＨを有する高濃縮塩素溶液を生産するように構成されるＥＣＡシステム１００の一実施形態が示される。ＥＣＡシステム１００は、陽極チャンバー１０４及び陰極チャンバー１０６を含むチャンバーセル１０２を備える。陽極チャンバー１０４は、膜１１０によって陰極チャンバー１０６から分離される。幾つかの実施形態において、膜１１０は、陽イオン交換膜又は両極性（bipolar）膜である。幾つかの実施形態において、膜１１０は、膜の両側で陽極及び陰極によって電気分解が実施されることを可能にしながら、Ｃｌ⁻の移動を妨げるように構成される。

ＥＣＡシステム１００は、中和チャンバー１０８を含む中和セル１６０も備える。示す実施形態において、陽極チャンバー１０４及び中和チャンバー１０８は、互いから物理的に分離される。その理由は、陽極チャンバー１０４及び中和チャンバー１０８がチャンバーセル１０２及び中和セル１６０内にそれぞれ位置するからである。他の実施形態において、中和チャンバー１０８は、チャンバーセル１０２内に位置し、別の膜によって陽極チャンバー１０４から分離することができる。この配置構成の例は、国際公開第２０１７２００７７２号の図に示されており、その内容は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

陽極チャンバー１０４は陽極１１４を含む。幾つかの実施形態において、陽極１１４は、中実か、多孔質か、又はメッシュ状の電極である。幾つかの実施形態において、陽極１１４は、チタン酸化物コーティング、又はイリジウム（酸化物）コーティング、又は寸法安定性陽極−Ｃｌ（ＤＳＡ−Ｃｌ：dimensionally stable anodes-Cl）タイプのコーティングを有するチタンから作られる。幾つかの実施形態において、陽極１１４は、グラファイトから作られる。

陰極チャンバー１０６は陰極１１６を含む。幾つかの実施形態において、陰極１１６は、多孔質又はメッシュ状の電極である。幾つかの実施形態において、陰極１１６はチタンから作られる。幾つかの実施形態において、陰極１１６はグラファイトから作られる。図１に示すような幾つかの実施形態において、陰極１１６は、膜１１０の近くで又は膜１１０と直接接触状態で陰極チャンバー１０６内に設置される。

中和チャンバー１０８は中和陰極１１８及び中和陽極１６２を含む。幾つかの実施形態において、中和陰極１１８は、中実か、多孔質か、又はメッシュ状の電極である。幾つかの実施形態において、中和陰極１１８及び／又は中和陽極１６２は、チタン酸化物コーティング、又はイリジウム（酸化物）コーティング、又はＤＳＡ−Ｃｌタイプのコーティングを有するチタンから作られる。幾つかの実施形態において、中和陰極１１８及び／又は中和陽極１６２はグラファイトから作られる。図１に示すような幾つかの実施形態において、中和陰極１１８及び中和陽極１６２は、中和チャンバー１０８の近くで又は中和チャンバー１０８の対向する側で中和チャンバー１０８内に設置される。幾つかの実施形態において、中和陰極１１８及び中和陽極１６２は、中和チャンバー１０８内の露出した陽極表面積と中和チャンバー１０８内の露出した陰極表面積との比が約１：１〜約１：１００００の範囲になるように中和チャンバー１０８内に位置する。

ＥＣＡシステム１００は、塩素溶液タンク１２０も備える。塩水供給ライン１２２は、塩水を外部供給源（例えば、塩水タンク）から塩素溶液タンク１２０内に運ぶように構成される。塩素溶液供給ライン１２４は、塩素溶液タンク１２０から出る塩素溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陽極チャンバー供給ライン１２６は、塩素溶液タンク１２０から出る流体を陽極チャンバー１０４まで運ぶように構成される。幾つかの実施形態において、陽極チャンバー供給ライン１２６によって運ばれる流体は、塩水、陽極電解質、水、任意の他の流体、又はその任意の組合せである。

中和供給ライン１４０は、陽極チャンバー１０４から出る陽極電解質を中和チャンバー１０８まで運ぶように構成される。陽極戻りライン１２８は、中和チャンバー１０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク１２０まで戻すように構成される。図１に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、陽極戻りライン１２８は、中和チャンバー１０８の側面のうち、中和供給ライン１４０が中和チャンバー１０８内に陽極電解質を運ぶ側面に対向する側面から、陽極電解質が中和チャンバー１０８を出るように構成される。

ＥＣＡシステム１００は、アルカリ溶液タンク１３０も備える。水供給ライン１３２は、生水又は軟水を、外部供給源（例えば、水タンク）からアルカリ溶液タンク１３０内に運ぶように構成される。アルカリ溶液供給ライン１３４は、アルカリ溶液タンク１３０から出るアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機／タップ）まで運ぶように構成される。陰極チャンバー供給ライン１３６は、アルカリ溶液タンク１３０から出る流体を陰極チャンバー１０６まで運ぶように構成される。幾つかの実施形態において、陰極チャンバー供給ライン１３６によって運ばれる流体は、陰極電解質、水、任意の他の流体、又はその任意の組合せである。陰極戻りライン１３８は、陰極チャンバー１０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク１３０まで戻すように構成される。図１に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、陰極戻りライン１３８は、陰極チャンバー１０６の側面のうち、陰極チャンバー供給ライン１３６が陰極チャンバー１０６内に流体を運ぶ側面に対向する側面から、陰極電解質が陰極チャンバー１０６を出るように構成される。

ＥＣＡシステム１００は、商用皿洗浄機又は他の洗浄シナリオのために濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液を生産するため等、濃縮クリーニング溶液を生成するために使用され得る。ＥＣＡシステム１００を使用する幾つかの実施形態において、塩水が塩素溶液タンク１２０に付加される。塩水流は、塩水供給ライン１２２を通過して、塩素溶液タンク１２０に入る。塩素溶液タンク１２０に塩水を付加することは、塩素溶液タンク１２０を「チャージする（charging）」と呼ばれることがある。幾つかの実施形態において、塩水は、アルカリ金属塩化物を有する生水（すなわち、未処理水）又は軟水（すなわち、低イオン濃度を有する水）である。幾つかの例において、アルカリ金属塩化物は、約０．２５重量％〜約４０重量％の範囲内の濃度を有する。水もアルカリ溶液タンクに付加される。水の流れは、水供給ライン１３２を通過する。アルカリ溶液タンク１３０に水を付加することは、アルカリ溶液タンク１３０を「チャージする」と呼ばれることがある。幾つかの実施形態において、水は、生水（すなわち、未処理水）、又はアルカリ金属塩化物及び硬水塩（water hardness salts）を含まない軟水（すなわち、低イオン濃度を有する水）である。

塩水溶液は、濃縮塩素溶液を生成するために循環される。循環は、陽極チャンバー供給ライン１２６を介する塩素溶液タンク１２０から陽極チャンバー１０４への流体の流れ、中和供給ライン１４０を介する陽極チャンバー１０４から中和チャンバー１０８への陽極電解質の流れ、及び、陽極戻りライン１２８を介する中和チャンバー１０８から塩素溶液タンク１２０に戻る陽極電解質の流れを含む。

電気分解プロセスは、陽極１１４及び陰極１１６の間に電圧を印加することによって起こる。前記で述べたように、幾つかの実施形態において、塩水は、約０．２５重量％〜約４０重量％の範囲内の濃度を有するアルカリ金属塩化物を有する。塩水が陽極チャンバー１０４を通過するとき、活性（すなわち、給電された）陽極１１４は、アルカリ金属塩化物を有する水の一部を、以下の陽極半セル反応に従って次亜塩素酸に変換させる：
Ｃｌ⁻＋Ｈ_２Ｏ→ＯＣｌ⁻＋２Ｈ^＋＋２ｅ⁻ （Ｅｏ １．４５Ｖ） （１）
水及びアルカリ金属塩化物の全てが次亜塩素酸に変換されるわけではないため、塩水を陽極チャンバーに通過させる結果として、水、アルカリ金属塩化物、及び次亜塩素酸を含む陽極電解質が得られる。

陽極チャンバー１０４を１回通過した後の陽極電解質内の次亜塩素酸の濃度は、特定のクリーニング溶液について所望される程度に高くない場合がある。幾つかの例において、商用洗浄機は、特に、商用洗浄機が洗浄プロセスの一部としてクリーニング溶液を希釈するために新鮮な水を付加するとき、高濃縮クリーニング溶液を使用する場合がある。幾つかの実施形態において、陽極電解質内の次亜塩素酸の濃度を上げるために、陽極電解質は、陽極チャンバー１０４を通して複数回循環されて、陽極電解質内でより多くの次亜塩素酸を生成し、ついには、濃縮塩素溶液が形成される。

幾つかの実施形態において、再循環は、濃縮塩素溶液が所定の活性塩素濃度に達するまで継続する。幾つかの例において、所定の活性塩素（ＯＣｌ⁻）濃度は、約０．０２％〜約１４％（すなわち、約２００ｐｐｍ〜約１４００００ｐｐｍ）の範囲内にある。幾つかの実施形態において、（食器）洗浄機内で使用される活性塩素の濃度は、約１５ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍの範囲内にあり、（食器）洗浄機は、約０．０２％〜約１４％（すなわち、約２００ｐｐｍ〜約１４００００ｐｐｍ）の範囲内の濃縮塩素溶液を受取り、濃縮塩素溶液を約１５ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍの使用範囲まで希釈するように構成される。他の実施形態において、再循環は、濃縮塩素溶液が、所定の回数、循環されるまで継続する。幾つかの例において、所定の回数は、約２回〜約１００００回の範囲内である。こうして、ＥＣＡシステム１００は、塩素溶液の濃度が特定の濃度に達するまで陽極電解質を循環させることによって、濃縮塩素溶液を生成する。幾つかの実施形態において、所定の活性塩素濃度は、約０．０２％〜約１４％（すなわち、約２００ｐｐｍ〜約１４００００ｐｐｍ）の範囲内、約０．０２％〜約１０％（すなわち、約２００ｐｐｍ〜約１０００００ｐｐｍ）の範囲内、又は、約０．０２％〜約５％（すなわち、約２００ｐｐｍ〜約５００００ｐｐｍ）の範囲内にある。

濃縮塩素溶液を生成するために陽極電解質を再循環させることに関する考えられる１つの問題は、陽極チャンバー１０４内の反応が陽子を形成することである。陽子は、陽極電解質の酸性度を増加させ、陽極電解質のｐＨの低下をもたらす。塩素ガス（Ｃｌ_２）は低いｐＨ値で、通常、約ｐＨ４未満の範囲内で、形成する場合がある。塩素ガスの形成は、（食器）洗浄機のユーザー及びクリーニング要員にとって塩素ガスが有害であるため、安全性問題を生じる。そのため、塩素ガスの生成を回避するために、陽極電解質のｐＨレベルは約ｐＨ４を超えて維持されるべきである。

ｐＨ４未満のｐＨ低下を回避するために、循環する陽極電解質は、陽極チャンバー１０４を出た後に中和チャンバー１０８を通過する。中和チャンバー１０８は、中和陰極１１８及び中和陽極１６２を含み、中和陰極１１８及び中和陽極１６２は、互いに接続状態で動作すると、陽極電解質から陽子を除去する。中和効果は、以下の化学反応による半反応の結果として起こる：
２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２ （Ｅｏ（Ｖ）＋０．００） （２）
幾つかの実施形態において、中和チャンバー１０８は、陽極電解質がｐＨ中性のままである（すなわち、約ｐＨ６〜約ｐＨ８の範囲内のｐＨレベルを有する）ように動作する。幾つかの実施形態において、中和チャンバー１０８は、陽極電解質が約ｐＨ４〜約ｐＨ７の範囲内のｐＨレベルのままであるように動作する。

水は、濃縮アルカリ溶液を生成するために循環される。循環は、陰極チャンバー供給ライン１３６を介するアルカリ溶液タンク１３０から陰極チャンバー１０６への流体の流れ、及び、陰極戻りライン１３８を介する陰極チャンバー１０６からアルカリ溶液タンク１３０に戻る陰極電解質の流れを含む。水が電気分解プロセス中に陰極チャンバー１０６を通過するとき、活性（すなわち、給電された）陰極１１６は、水の一部を、以下の陰極半セル反応に従ってアルカリ電解質に変換させる：
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２（ｇ）＋２ＯＨ⁻ （Ｅｏ −０．８３Ｖ） （３）

陰極チャンバー１０６を１回通過した後のアルカリ電解質の濃度は、特定の洗浄機について所望される程度に高くない場合がある。幾つかの例において、商用洗浄機は、高濃縮クリーニング溶液を使用する場合がある。幾つかの実施形態において、アルカリ電解質の濃度を上げるために、アルカリ電解質は、陰極チャンバー１０６を通して複数回循環されて、濃縮アルカリ溶液を生成する。幾つかの実施形態において、再循環は、濃縮アルカリ溶液が所定のアルカリ度に達するまで継続する。幾つかの例において、所定のアルカリ度は、約０．０２％Ｎａ_２Ｏ〜約５０％Ｎａ_２Ｏ（すなわち、約２００ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約５０００００ｐｐｍＮａ_２Ｏ）の範囲内にある。幾つかの実施形態において、（食器）洗浄機は、約５０ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約４００ｐｐｍＮａ_２Ｏの範囲内のアルカリ度レベルで洗浄し、（食器）洗浄機は、約０．０２％Ｎａ_２Ｏ〜約５０％Ｎａ_２Ｏ（すなわち、約２００ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約５０００００ｐｐｍＮａ_２Ｏ）の範囲内の濃縮アルカリ溶液を受取り、濃縮塩素溶液を約５０ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約４００ｐｐｍＮａ_２Ｏの使用範囲まで希釈するように構成される。他の実施形態において、再循環は、濃縮アルカリ溶液が、所定の回数、循環されるまで継続する。幾つかの例において、所定の回数は、約２回〜約１００００回の範囲内である。こうして、ＥＣＡシステム１００は、アルカリ溶液のアルカリ度が特定の濃度に達するまでアルカリ電解質を循環させることによって、濃縮アルカリ溶液を生成する。幾つかの例において、所定のアルカリ度は、約０．０２％Ｎａ_２Ｏ〜約５０％Ｎａ_２Ｏ（すなわち、約２００ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約５０００００ｐｐｍＮａ_２Ｏ）の範囲、約０．０２％Ｎａ_２Ｏ〜約１０％Ｎａ_２Ｏ（すなわち、約２００ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約１０００００ｐｐｍＮａ_２Ｏ）の範囲、又は約０．０２％Ｎａ_２Ｏ〜約５％Ｎａ_２Ｏ（すなわち、約２００ｐｐｍＮａ_２Ｏ〜約５００００ｐｐｍＮａ_２Ｏ）の範囲である。

陽極電解質及び陰極電解質の循環は、少なくとも部分的に同時に実施することができる。これは、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液がともに、少なくとも部分的に同時に生成されることを可能にする。幾つかの実施形態において、陽極１１４及び陰極１１６がともに動作し、中和陽極１６２及び中和陰極１１８が同時にともに動作するが、中和陰極１１８によって引起される反応は、ｐＨレベルを安全範囲内に（例えば、約ｐＨ４を超えて）維持するために陽子を陽極電解質から十分に除去しない場合がある。幾つかの実施形態において、陽極電解質のｐＨレベルがモニターされる。ｐＨレベルが所定のレベルまで（例えば、ｐＨ５未満に）低下すると、中和陽極１６２及び中和陰極１１８の動作が陽極電解質のｐＨレベルを上げるために再開される又は増加するように、陽極１１４及び陰極１１６の動作は減少又は停止する。ｐＨレベルが安全レベルに（例えば、約ｐＨ６〜約ｐＨ８の範囲内のポイントまで）戻るにつれて、陽極１１４及び陰極１１６の動作が増加して又は再開されて、アルカリ溶液のアルカリ度を増加させ続ける。

ＥＣＡシステム１００の配置構成の変形は、本明細書で述べる機能を維持しながら可能である。ＥＣＡシステムの変形の幾つかの実施形態は、国際公開第２０１７２００７７２号に示され述べられ、その内容は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。中和の有効性を改善する塩素溶液流を達成するように構成される中和セルの実施形態が、本明細書において以下で述べられる。本明細書で述べる中和セルの実施形態は、中和セル１６０の代わりにＥＣＡシステム１００内で又はＥＣＡシステム１００の任意の変形形態で使用することができる。

図２には、中和セル１６０を通る塩素溶液流の一例が示される。中和セル１６０は入口１７０及び出口１７２を含む。幾つかの実施形態において、入口１７０は中和供給ライン１４０に結合され、出口１７２は陽極戻りライン１２８に結合される。他の実施形態において、出口１７２は、塩素溶液使用及び／又は適用ポイントに直接結合される。塩素溶液の到来する流れ１７４は入口１７０を通って中和セル１６０に入る。塩素溶液は、中和セル１６０の内部で、内部流１７６として通る。塩素溶液の出て行く流れ１７８は、出口１７２を通って中和セル１６０を出る。

中和セル１６０の内部で、多数の反応が起こる。これらの反応は、
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻ （４）
２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻ （５）
Ｃｌ_２＋２ＯＨ⁻→ＣｌＯ⁻＋Ｃｌ⁻＋Ｈ_２Ｏ （６）
Ｈ^＋＋ＯＨ⁻→Ｈ_２Ｏ （７）
を含む。式（４）は中和陰極１１８の表面に近い塩素溶液内で起こり、式（５）は中和陽極１６２の表面に近い塩素溶液内で起こる。式（６）及び（７）は式（４）及び（５）の反応に続いて起こるフォローアップ反応である。式（７）の陽子（Ｈ^＋）は陽極チャンバー１０４内での生成中に発生した。これらの陽子の塩素溶液からの除去は塩素溶液のｐＨレベルを増加させる。水の存在下でのＣｌ⁻についての代替の反応は、次の通りである。
Ｃｌ_２＋２Ｈ_２Ｏ→ＨＣｌＯ⁻＋Ｈ⁻＋Ｃｌ⁻ （８）
式（８）は陽子を生成するため、式（６）が式（８）の代わりに起こることが好ましい。幾つかの場合に、式（６）が式（８）より容易に起こり、したがって、塩素溶液内のＣｌ_２は、塩素溶液内に存在する又はすぐに利用できる水があっても、塩素溶液内のＯＨ⁻とよりすぐに反応することになる。しかしながら、可能である場合いつでも、式（６）の発生を促進し、式（８）の発生を阻止することが好ましいであろう。

図２に示す実施形態において、中和陽極１６２及び中和陰極１１８は、中和セル１６０の対向する側に配置され、塩素溶液の到来する流れ１７４及び出て行く流れ１７８に実質的に平行に配置される。内部流１７６は、塩素溶液の一部を中和陽極１６２又は中和陰極１１８の一方のそばに通す。しかしながら、内部流１７６の最も直接的な経路では、塩素溶液は、中和陽極１６２と中和陰極１１８との両方から離れて、中和セル１６０の中央を下って運ばれる。実際には、内部流１７６は、塩素溶液の一部を中和陽極１６２のより近くで及び塩素溶液の一部を中和陰極１１８のより近くで運ぶ。しかしながら、中和陽極１６２及び中和陰極１１８の表面の近くでの反応（例えば、式（４）及び（５））は効率的に起こらず、中和効果を提供するフォローアップ式（例えば、式（６）及び（７））は所望される程度には起こらない。

図３には、図２に示す中和セル１６０の変形である中和セル２６０の一実施形態が示される。中和セル２６０は中和陽極２６２及び中和陰極２１８を含む。中和セル２６０は入口２７０及び出口２７２を同様に含む。塩素溶液の到来する流れ２７４は入口２７０を通って中和セル２６０に入る。塩素溶液は、中和セル２６０の内部で、内部流２７６として通る。塩素溶液の出て行く流れ２７８は、出口２７２を通って中和セル２６０を出る。

中和セル１６０と対照的に、中和セル２６０の入口２７０は中和陽極２６２の近くに位置し、中和セル２６０の出口２７２は中和陰極２１８の近くに位置する。入口２７０及び出口２７２のこの配置では、内部流２７６が中和陽極２６２の一部分と中和陰極２１８の一部分との両方のそばを通るようになる。内部流２７６が塩素溶液を中和陽極２６２及び中和陰極２１８により接近して通すため、塩素溶液における式（４）及び（５）の発生はより頻繁になる。したがって、中和効果を提供するフォローアップ式（６）及び（７）もより頻繁に起こる。

図４及び図５には、中和セル３６０及び３６０’の壁から離れて位置決めされる電極を有する、中和セル３６０及び３６０’の２つの実施形態が示される。中和セル３６０及び３６０’のそれぞれは、中和陽極３６２及び中和陰極３１８を含む。中和陽極３６２及び中和陰極３１８は中和セル３６０及び３６０’の壁から離れて位置決めされる。中和陽極３６２及び中和陰極３１８は、中和セル３６０及び３６０’のそれぞれを、中和陰極３１８から最も遠い中和陽極３６２の側の陽極エリア３８０、中和陽極３６２と中和陰極３１８との間の中央エリア３８２、及び中和陽極３６２から最も遠い中和陰極３１８の側の陰極エリア３８４に分割するように位置決めされる。

図４及び図５における中和陽極３６２及び中和陰極３１８の位置決めの１つの利益は、式（４）及び（５）に示す反応の発生の増加である。中和陽極３６２及び中和陰極３１８が中和セル３６０及び３６０’の壁から離れている状態で、中和陽極３６２及び中和陰極３１８のより多くの量の表面積が塩素溶液に露出される。式（４）及び（５）に示す反応が中和陽極３６２及び中和陰極３１８の表面の近くで起こるため、中和陽極３６２及び中和陰極３１８の露出される表面積の増加は、式（４）及び（５）の発生の増加をもたらす。この配置に対する別の利益は、中和セル３６０及び３６０’の効果的なガス抜きである。流体は、通常底側において進入する。なぜなら、それによりガスがセルから十分に除去されるからである。流体の進入により、始動時、及び、水素が陰極で形成される中和セルの動作中に効果的にセルがガス抜きされ、水素は、その後、中和セル３６０及び３６０’から同様に効果的に除去される。

中和セル３６０は入口３７０及び出口３７２を含む。入口３７０は、塩素溶液の到来する流れ３７４を中和セル３６０の陰極エリア３８４内に方向付けるように構成される。出口３７２は、中和セル３６０の陽極エリア３８０からの塩素溶液の出て行く流れ３７８を方向付けるように構成される。塩素溶液の内部流３７６は、陰極エリア３８４から中和陰極３１８を通って中央エリア３８２に通る。塩素溶液の内部流３７６は、中央エリア３８２から中和陽極３６２を通って陽極エリア３８０に同様に通る。

中和セル３６０’は入口３７０’及び出口３７２’を含む。入口３７０’は、塩素溶液の到来する流れ３７４’を中和セル３６０の陽極エリア３８０内に方向付けるように構成される。出口３７２’は、中和セル３６０’の陰極エリア３８４からの塩素溶液の出て行く流れ３７８を方向付けるように構成される。塩素溶液の内部流３７６’は、陽極エリア３８０から中和陽極３６２を通って中央エリア３８２に通る。塩素溶液の内部流３７６’は、中央エリア３８２から中和陰極３１８を通って陰極エリア３８４に同様に通る。

示す実施形態において、中和陽極３６２及び中和陰極３１８は、内部流３７６及び３７６’が中和陽極３６２及び中和陰極３１８を通過することを可能にするために非中実である。幾つかの実施形態において、中和陽極３６２及び中和陰極３１８のそれぞれは、スロット付き電極、多孔質電極、分割電極、メッシュ電極、又は任意の他のタイプの非中実電極である。図６Ａ〜図６Ｃには、異なるタイプの非中実電極である中和陽極３６２及び中和陰極３１８を有する中和セル３６０’の実施形態が示される。図７Ａ〜図７Ｃには、図６Ａ〜図６Ｃにそれぞれ示す中和セル３６０’の実施形態を通る内部流の例が示される。図６Ａにおいて、中和陽極３６２及び中和陰極３１８は、スロット３９０を有するスロット付き電極であり、塩素溶液はスロット３９０を通過することができる。図７Ａに示すように、塩素溶液の内部流３７６’は、入口３７０’から出口３７２’に向かう途中でスロット３９０を通過する。図６Ｂにおいて、中和陽極３６２及び中和陰極３１８は、小さい穴を有する多孔質電極であり、塩素溶液は、この小さい穴を通過することができる。図７Ｂに示すように、塩素溶液の内部流３７６’は、入口３７０’から出口３７２’に向かう途中で多孔性穴を通過する。図６Ｃにおいて、中和陽極３６２及び中和陰極３１８は、別個の電極部分３９２を有する分割電極であり、塩素溶液は別個の電極部分３９２の間を通ることができる。図７Ｃに示すように、塩素溶液の内部流３７６’は、入口３７０’から出口３７２’に向かう途中で電極部分３９２の間を通る。

図４及び図５に戻って参照すると、図１に示すＥＣＡシステム１００と同様のＥＣＡシステムを使用するが、中和のために使用される中和セル３６０及び３６０’を用いた実験を行った。第１に、塩素溶液は、約ｐＨ７のｐＨレベルを有する約１５００ｐｐｍの塩水を処理することによってＥＣＡシステムによって作成した。ＥＣＡシステムによって生成した塩素溶液は、１２５ｐｐｍの塩素を含み、ｐＨレベルはｐＨ２．７であった。

第２に、塩素溶液を処理するために中和セル３６０を使用した。塩素溶液は、陰極エリア３８４内に入り、中和陰極３１８を通り、中央エリア３８２を通り、中和陽極３６２を通り、そして、陽極エリア３８０から出た。塩素溶液のｐＨレベルは、塩素溶液が陽極エリア３８０を出るときにモニターし、塩素溶液のｐＨレベルは、ｐＨ１未満に低下した。塩素溶液を最初に中和陰極３１８のそばに、次に中和陽極３６２のそばに通すことで、式（６）の反応ではなく式（８）の反応が引起されたように思われる。これは、陽子を除去するのではなく塩素溶液内の陽子の数を増加させ、したがって、塩素溶液のｐＨレベルを低下させた。

第３に、塩素溶液を処理するために中和セル３６０’を使用した。塩素溶液は、陽極エリア３８０内に入り、中和陽極３６２を通り、中央エリア３８２を通り、中和陰極３１８を通り、陰極エリア３８４から出た。塩素溶液のｐＨレベルは、塩素溶液が陰極エリア３８４を出るときにモニターし、塩素溶液のｐＨレベルは、ｐＨ５．６のｐＨレベルまで上昇した。興味深いことに、塩素の濃度も、２６０ｐｐｍの塩素レベルまで増加した。そのため、中和セル３６０’は、塩素溶液に対して中和効果を及ぼすため、塩素溶液の濃度も増加させた。

実験に基づいて、塩素溶液が、陰極から最も遠い陽極の側で中和セルに入り、陽極を、次に陰極を通過し、その後、陽極から最も遠い陰極の側で中和セルを出るときに、中和セルがより効果的であるように思われる。このシステム及び方法は、塩素溶液に対して中和効果を提供するのに効果的である。また、このシステム及び方法は、中和効果も提供しながら、塩素溶液の濃度を増加させる傾向がある。幾つかの実施形態において、陽極と陰極との間の距離は、中和の有効性を増加させるために選択される。一例において、陽極と陰極との間の距離は約０．０１ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にある。別の例において、陽極と陰極との間の距離は約０．０１ｍｍから約３ｍｍの範囲内にある。

幾つかの実施形態において、中和セルによって生成される中和効果は、陽極の、また他の実施形態において陰極の、より広い表面積にわたって内部流を方向付けることによって増加させることができる。図８、図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ｄ、図１１、及び図１２の実施形態を参照して以下で更に述べるように、こうして内部流を方向付けることは、到来する流れを電極の長さにわたって不均一に分配することを含んで、到来する流れを分配するために到来する流れ（例えば、その方向、その流量）を変更することを意味することができる。中和セルの実施形態が、到来する流れの電極の長さにわたる非常に均一な分配を提供できるが、完全な均一性を達成しない場合でも、均一性の増加は、塩素溶液のｐＨの増加、したがって、中和の有効性の増加を達成し得る。

図８には、電極の両方の長さにわたって流れを方向付けるように構成される中和セル４６０の一実施形態が示される。中和セル４６０は中和陽極４６２及び中和陰極４１８を含む。中和陽極４６２及び中和陰極４１８は、中和セル４６０を３つのエリア：中和陰極４１８から最も遠い中和陽極４６２の側の陽極エリア４８０、中和陽極４６２と中和陰極４１８との間の中央エリア４８２、及び中和陽極４６２から最も遠い中和陰極４１８の側の陰極エリア４８４に分割するように位置決めされる。中和セル４６０は入口４７０及び出口４７２も含む。入口４７０は、塩素溶液が、中和セル４６０の陽極エリア４８０に入ることを可能にするように構成され、出口４７２は、塩素溶液が、陰極エリア４８４から中和セル４６０を出ることを可能にするように構成される。

中和セル４６０は、陽極エリア４８０内に位置する陽極ガイド４９０も含む。陽極ガイド４９０は、入口４７０からの塩素溶液の流れを中和陽極４６２の長さにわたって方向付けるように構成される。この実施形態において、陽極ガイド４９０は、中和陽極４６２の長さにわたって分配された複数の分離された突出部を備える。各突出部は、中和陽極４６２にほぼ垂直に配向し、かつ中和陽極４６２から離れるように延在する。各突出部は、中和陽極４６２から最も遠くに離れた端部も有し、端部は、入口４７０に向かって湾曲する。しかしながら、以下で述べるように、他の物理的構造を使用して、入口４７０からの塩素溶液の流れを中和陽極４６２の長さにわたって方向付けることができる。幾つかの実施形態において、陽極ガイド４９０が流れを方向付ける中和陽極４６２の長さは、中和陽極４６２の全長の少なくとも半分から中和陽極４６２の全長の範囲内の長さである。

図８に示すように、中和セル４６０は、陰極エリア４８４内に位置する陰極ガイド４９２も含む。陰極ガイド４９２は、中和陰極４１８の長さのいたるところからの塩素溶液の流れを出口４７２に向かって方向付けるように構成される。この実施形態において、陰極ガイド４９２の構成は、陰極ガイド４９２が、中和陰極４１８の長さのいたるところからの塩素溶液の流れを出口４７２に向かって方向付けるように構成されることを除いて、陽極ガイド４６２の構成と類似する。他の物理的構造を使用して、中和陽極４６２に関して上述したように中和陰極４１８の長さのいたるところからの塩素溶液の流れを出口４７２に向かって方向付けることができる。幾つかの実施形態において、陰極ガイド４９２が流れを方向付ける中和陰極４１８の長さは、中和陰極４１８の長さの少なくとも半分から中和陰極４１８の全長の範囲内の長さである。

図８の中和セル４６０を通る塩素溶液の流れは、図９Ａ〜図９Ｃにより詳細に示される。図９Ａは、塩素溶液の到来する流れ４７４を中和陽極４６２の長さにわたって方向付けることが、到来する流れ４７４が中和陽極４６２に実質的に垂直に中和陽極４６２を通って流れ、中和陽極４６２の長さにわたって分配されるように、到来する流れ４７４（中和陽極４６２に実質的に平行である）を方向転換させることをいかに伴うことができるかを示す。特に、塩素溶液の到来する流れ４７４は、入口４７０を通って中和セル４６０に入る。示す実施形態において、到来する流れ４７４は、中和陽極４６２に実質的に平行に中和セル４６０に入る。塩素溶液が陽極エリア４８０に入ると、塩素溶液の内部流４７６_１は陽極エリア４８０を通過する。内部流４７６_１は、陽極ガイド４９０によって入口４７０から中和陽極４６２の長さにわたって方向付けられる。示す実施形態において、陽極ガイド４９０は、中和陽極４６２の長さにわたって、内部流４７６_１を、中和陽極４６２に実質的に平行である状態から中和陽極４６２に実質的に垂直である状態に転換させる。示す実施形態は、陽極ガイド４９０がない状態の流れと比較して、中和陽極４６２を通る塩素溶液の流れの均一性を増加させることができる。

図９Ｂに示すように、中央エリア４８２における塩素溶液の内部流４７６_２は中和陽極４６２から中和陰極４１８まで継続する。幾つかの実施形態において、内部流４７６_２は、陽極ガイド４９０によって引起される内部流４７６_１の方向と同様の方向に継続する。図９Ｃに示すように、陰極エリア４８４内の塩素溶液の内部流４７６_３は、陰極ガイド４９２によって、中和陰極４１８の長さのいたるところから出口４７２に向かって方向付けられる。塩素溶液の出て行く流れ４７８は、その後、出口４７２を介して中和セル４６０を出る。

図９Ａ〜図９Ｃに示す流れは、中和セル４６０の内部の中和反応の有効性を増加させる。より具体的には、式（５）に示す反応は、よりすぐに起こる。その理由は、中和陽極４６２のより多くの表面積が塩素溶液にさらされるように、内部流４７６_１が中和陽極４６２の長さにわたって塩素溶液を方向付けるためである。同様に、式（４）に示す反応は、よりすぐに起こる。その理由は、中和陰極４１８のより多くの表面積が塩素溶液にさらされるように、内部流４７６_２が中和陰極４１８の長さにわたって塩素溶液を方向付けるためである。式（４）及び（５）はよりすぐに起こるため、式（６）及び（７）に示すフォローアップ反応も、よりすぐに起こる。こうして、より多くの数の陽子が、式（７）の反応によって塩素溶液から除去され、塩素溶液のｐＨレベルがより高く上昇し、より多くの塩素が中和セル４６０内で形成される。

陽極ガイドを有する中和セルの種々の実施形態が図１０Ａ〜図１０Ｄに示される。図１０Ａは、中和陽極５６２及び中和陰極５１８を含む中和セル５６０を示す。中和陽極５６２及び中和陰極５１８は、中和セル５６０を３つのエリア：中和陰極５１８から最も遠い中和陽極５６２の側の陽極エリア５８０、中和陽極５６２と中和陰極５１８との間の中央エリア５８２、及び中和陽極５６２から最も遠い中和陰極５１８の側の陰極エリア５８４に分割するように位置決めされる。中和セル５６０は入口５７０及び出口５７２も含む。入口５７０は、塩素溶液が、中和セル５６０の陽極エリア５８０に入ることを可能にするように構成され、出口５７２は、塩素溶液が、陰極エリア５８４から中和セル５６０を出ることを可能にするように構成される。

中和セル５６０は、陽極エリア５８０内に位置する陽極ガイド５９０も含む。陽極ガイド５９０は、入口５７０からの塩素溶液の流れを中和陽極５６２の長さにわたって方向付けるように構成される。中和セル５６０は、中央エリア５８２又は陰極エリア５８４内にガイドを全く含まない。中央エリア５８２及び陰極エリア５８４内でガイドが欠如しているにも関わらず、陽極ガイド５９０は、流れを中和陽極５６２に通して中和陰極５１８に向けて方向付けて、中和反応を効果的に実施することができ、その後、流れは、それ自体で出口５７２に向かうことができる。

図１０Ｂは、中和陽極６６２及び中和陰極６１８を含む中和セル６６０を示す。中和陽極６６２及び中和陰極６１８は、中和セル６６０を３つのエリア：中和陰極６１８から最も遠い中和陽極６６２の側の陽極エリア６８０、中和陽極６６２と中和陰極６１８との間の中央エリア６８４、及び中和陽極６６２から最も遠い中和陰極６１８の側の陰極エリア６８２に分割するように位置決めされる。中和セル６６０は入口６７０及び出口６７２も含む。入口６７０は、塩素溶液が、中和セル６６０の陽極エリア６８０に入ることを可能にするように構成され、出口６７２は、塩素溶液が、陰極エリア６８２から中和セル６６０を出ることを可能にするように構成される。

中和セル６６０は、陽極エリア６８０内に位置する陽極ガイド６９０も含む。陽極ガイド６９０は、入口６７０からの塩素溶液の流れを中和陽極６６２の長さにわたって方向付けるように構成される。中和セル６６０は、陰極エリア６８２内に位置する陰極ガイド６９２も含む。陰極ガイド６９２は、中和陰極６１８の長さのいたるところからの塩素溶液の流れを出口６７２に向かって方向付けるように構成される。中和セル６６０は、中央エリア６８４内に位置する中央ガイド６９４も含む。中央ガイド６９４は、中和陽極６６２の長さから中央エリア６８４にわたって中和陰極６１８の長さまで塩素溶液の流れを方向付けるように構成される。

図１０Ｃは、中和陽極７６２及び中和陰極７１８を含む中和セル７６０を示す。中和陽極７６２及び中和陰極７１８は、中和セル７６０を３つのエリア：中和陰極７１８から最も遠い中和陽極７６２の側の陽極エリア７８０、中和陽極７６２と中和陰極７１８との間にある中央エリア７８２、及び中和陽極７６２から最も遠い中和陰極７１８の側の陰極エリア７８４に分割するように位置決めされる。中和セル７６０は入口７７０及び出口７７２も含む。入口７７０は、塩素溶液が、中和セル７６０の陽極エリア７８０に入ることを可能にするように構成され、出口７７２は、塩素溶液が、陰極エリア７８４から中和セル７６０を出ることを可能にするように構成される。

中和セル７６０は、陽極エリア７８０内に位置する陽極ガイド７９０も含む。陽極ガイド７９０は、入口７７０からの塩素溶液の流れを中和陽極７６２の長さにわたって方向付けるように構成される。中和セル７６０は、中央エリア７８２内に位置する中央ガイド７９４も含む。中央ガイド７９４は、中和陽極７６２の長さから中和陰極７１８まで中央エリア７８２にわたって塩素溶液の流れを方向付けるように構成される。中和セル７６０は、陰極エリア７８４内にガイドを全く含まない。陰極エリア７８４内でガイドが欠如しているにも関わらず、流れは、それ自体で出口７７２に向かうことができる。

図１０Ｄは、中和陽極８６２及び中和陰極８１８を含む中和セル８６０を示す。中和陽極８６２及び中和陰極８１８は、中和セル８６０を３つのエリア：中和陰極８１８から最も遠い中和陽極８６２の側の陽極エリア８８０、中和陽極８６２と中和陰極８１８との間にある中央エリア８８２、及び中和陽極８６２から最も遠い中和陰極８１８の側の陰極エリア８８４に分割するように位置決めされる。中和セル８６０は入口８７０及び出口８７２も含む。入口８７０は、塩素溶液が、中和セル８６０の陽極エリア８８０に入ることを可能にするように構成され、出口８７２は、塩素溶液が、陰極エリア８８４から中和セル８６０を出ることを可能にするように構成される。

中和セル８６０は、陽極エリア８８０内に位置する陽極ガイド８９０も含む。陽極ガイド８９０は、入口８７０からの塩素溶液の流れを中和陽極８６２の長さにわたって方向付けるように構成される。図８の陽極ガイド４９０の実施形態のように、陽極ガイド８９０は、中和陽極８６２の長さにわたって分配された複数の分離された突出部も備える。各突出部は、中和陽極８６２にほぼ垂直に配向し、かつ中和陽極８６２から離れるように延在する。各突出部は、中和陽極８６２から最も遠くに離れた端部も有し、端部は、入口８７０に向かって湾曲する。しかしながら、示す実施形態において、塩素溶液は、中和陽極８６２にほぼ垂直な方向で入口８７０に入り、陽極ガイド８９０は、中和陽極８６２の長さにわたって流れを外方に（図１０Ｄにおいて左及び右に）広げるように構成される。中和セル８６０は、中央エリア８８２又は陰極エリア８８４内にガイドを全く含まない。中央エリア８８２及び陰極エリア８８４内でガイドが欠如しているにも関わらず、陽極ガイド８９０は、流れを中和陽極８６２に通して中和陰極８１８に向けて方向付けて、中和反応を効果的に実施することができ、その後、流れは、それ自体で出口８７２に向かうことができる。示す実施形態において、陰極エリア８８４内の中和セル８６０の壁は、それ自体で、陰極エリア８８４内の塩素溶液の流れを出口８７２に向けて方向付けることができる。

図１１は、中和陽極９６２、中和陰極９１８、入口９７０、出口９７２、陽極エリア９８０、中央エリア９８２、及び陰極エリア９８４を含む、図８の中和セル４６０と同様に構成される別の実施形態の中和セル９６０を示す。しかしながら、図１１の実施形態は、別の例証的な陽極ガイド９９０及び別の例証的な陰極ガイド９９２を示す。この実施形態において、陽極ガイド９９０及び陰極ガイド９９２はそれぞれ、有孔（又はメッシュ付き）セパレーターを備えることができる。有孔セパレーターは、中和陽極９６２及び中和陰極９１８の表面にそれぞれほぼ平行に位置決めされる。陽極ガイド９９０の有孔セパレーターは、入口９７０からの塩素溶液の到来する流れを変更して、到来する流れを中和陽極９６２の長さにわたって分配する。具体的には、有孔又はメッシュ付きセパレーター内のアパーチャは、中和陽極９６２の長さにわたって中和陽極９６２に向かう到来する流れの方向転換を容易にする。陰極ガイド９９２の有孔又はメッシュ付きセパレーターは、塩素溶液の到来する流れを、中和陰極９１８の長さのいたるところから陰極エリア９８４内に方向付け、陰極エリア９８４において、中和セル９６０の壁は塩素溶液を出口９７２に向けて効果的に方向付ける。図１０Ａに示すような他の実施形態において、陰極ガイド９９２は含まれる必要がない。

図１２は、中和陽極１０６２、中和陰極１０１８、入口１０７０、出口１０７２、陽極エリア１０８０、中央エリア１０８２、及び陰極エリア１０８４を含む、図８の中和セル４６０と同様に構成される別の実施形態の中和セル１０６０を示す。しかしながら、図１２の実施形態は、別の例証的な陽極ガイド１０９０及び別の例証的な陰極ガイド１０９２を示す。この実施形態において、陽極ガイド１０９０及び陰極ガイド１０９２はそれぞれ、複数の粒子（又はファイバー）を備えることができる。複数の粒子は、陽極エリア１０８０及び陰極エリア１０８４の少なくとも一部分をそれぞれ満たす。陽極ガイド１０９０のこの粒子（又はファイバー）構造は、入口１０７０からの塩素溶液の到来する流れを変更して、到来する流れを中和陽極１０６２の長さにわたって分配する。具体的には、粒子構造全体にわたる細孔は、流量を制限し、中和陽極１０６２の長さにわたって中和陽極１０６２に向かう到来する流れの方向転換を容易にする。陰極ガイド１０９２の粒子構造は、塩素溶液の到来する流れを、中和陰極１０１８の長さのいたるところから陰極エリア１０８４内に方向付ける。中和セル１０６０の粒子構造及び／又は壁は、塩素溶液を出口１０７２に向けて効果的に方向付ける。図１０Ａに示すような他の実施形態において、陰極ガイド１０９２は含まれる必要がない。

陽極ガイド５９０、６９０、７９０、８９０、９９０、及び１０９０の実施形態は、突出部、有孔セパレーター、メッシュ付きセパレーター、粒子構造、及びファイバー構造の形態で上述された。バッフル及びグリッド等の他の物理的構造を使用して、同じ機能を達成することができる。幾つかの実施形態において、陽極ガイド５９０、６９０、７９０、８９０、９９０、及び１０９０のうちの１つの陽極ガイドが流れを方向付ける中和陽極５６２、６６２、７６２、８６２、９６２、及び１０６２の対応する１つの中和陽極の長さは、中和陽極５６２、６６２、７６２、８６２、９６２、及び１０６２の対応する１つの中和陽極の全長の少なくとも半分から中和陽極５６２、６６２、７６２、８６２、９６２、及び１０６２の対応する１つの中和陽極の全長の範囲内の長さである。陽極ガイド５９０、６９０、７９０、８９０、９９０、及び１０９０の任意の１つの陽極ガイドは、中和陽極５６２、６６２、７６２、８６２、９６２、及び１０６２の対応する１つの中和陽極の長さにわたって塩素溶液の流れの均一性を増加させることができ、複数の実施形態において、その増加は、完全に均一な流れをもたらすことができる。しかしながら、完全に均一な流れがない状態でも、均一性の増加は、ｐＨの増加、したがって、中和の有効性の増加を達成することができる。

陰極ガイド６９２、９９２、及び１０９２の実施形態は、突出部、有孔セパレーター、メッシュ付きセパレーター、粒子構造、及びファイバー構造の形態で上述された。バッフル及びグリッド等の他の物理的構造を使用して、同じ機能を達成することができる。幾つかの実施形態において、陰極ガイド６９２、９９２、及び１０９２のうちの１つの陰極ガイドが流れを方向付ける中和陰極６１８、９１８、及び１０１８の対応する中和陰極の長さは、中和陰極６１８、９１８、及び１０１８の対応する中和陰極の全長の少なくとも半分から中和陰極６１８、９１８、及び１０１８の対応する中和陰極の全長の範囲内の長さである。

幾つかの実施形態において、本明細書で述べるガイドは、ガイドの近くで単数又は複数の電極と直接接触しなくてもよい。図８の例を用いると、陽極ガイド４９０は中和陽極４６２と直接接触せず、陰極ガイド４９２は中和陰極４１８と直接接触しない。幾つかの実施形態において、本明細書で述べるガイドは、その対応する電極から所定の距離だけオフセットする。幾つかの例において、ガイドがその対応する電極からオフセットする所定の距離は少なくとも１ｍｍ以上である。本明細書で述べるガイドがその対応する電極と直接接触しない場合、対応する電極の表面積は露出したままである。電極のより多くの表面積が露出した状態で、電極の表面で起こる反応（例えば、式（４）及び（５）に示す反応）は、よりすぐに起こることになる。

本開示では、「上（upper）」、「下（lower）」、「垂直（vertical）」、「水平（horizontal）」、「内方（inwardly）」、「外方（outwardly）」、「内（inner）」、「外（outer）」、「前（front）」、「後（rear）」等の用語は、記述的であり、特許請求される主題の範囲を制限しないと解釈されるべきである。さらに、本明細書における「含む（including）」、「備える（comprising）」、又は「有する（having）」及びその変形の使用は、以降で挙げるアイテム及びその等価物並びに更なるアイテムを包含することを意味される。別途制限されない限り、本明細書における、用語「接続された（connected）」、「結合された（coupled）」、及び「取付けられた（mounted）」、並びにその変形は、幅広く使用され、直接及び間接の接続、結合、及び取付けを包含する。別途述べない限り、「実質的に（substantially）」、「約（approximately）」等の用語は、目標値の５％以内を意味するために使用される。

本開示の原理、代表的な実施形態、及び動作モードは、上記説明において述べられた。しかし、保護されることを意図される本開示の態様は、開示される特定の実施形態に限定されるものと解釈されない。さらに、本明細書で記載される実施形態は、制限的ではなく例示的であると見なされる。本開示の趣旨から逸脱することなく、変形及び変更が他の者によって行われ、等価物が使用され得ることが認識されるであろう。したがって、全てのこうした変形、変更、及び等価物は、特許請求される本開示の趣旨及び範囲内に入ることが明確に意図される。

Claims (20)

1. 塩素溶液のｐＨレベルを増加させるための中和セルであって、
   中和陽極と、
   中和陰極と、
   なお、前記中和陽極及び前記中和陰極は、該中和セルを、前記中和陽極と前記中和陰極との間の中央エリア、前記中和陰極から最も遠い前記中和陽極の側の陽極エリア、及び前記中和陽極から最も遠い前記中和陰極の側の陰極エリアに分割するように位置決めされ、
   前記塩素溶液の到来する流れを前記陽極エリア内に方向付けることによって前記塩素溶液を該中和セルに入るように方向付けるように構成される入口と、
   前記陽極エリアからの前記塩素溶液の出て行く流れを方向付けることによって前記塩素溶液を該中和セルから出るように方向付けるように構成される出口と、
   を備える、中和セル。
2. 前記中和陽極は、給電されると、第１の反応２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻を前記中和陽極の表面において又は前記表面の近くで引起すように構成され、前記中和陰極は、給電されると、第２の反応２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻を前記中和陰極の表面において又は前記表面の近くで引起すように構成される、請求項１に記載の中和セル。
3. 前記中和陽極は、非中実であり、前記塩素溶液が、前記陽極エリアから前記中和陽極を通って前記中央エリア内に流れることを可能にするように構成され、任意選択で、前記中和陰極も非中実であり、前記塩素溶液が、前記中央エリアから前記中和陰極を通って前記陰極エリア内に流れることを可能にするように構成される、請求項１に記載の中和セル。
4. 前記非中実中和陽極及び前記非中実中和陰極は、スロット付き電極、多孔質電極、分割電極、又はメッシュ電極の少なくとも１つとして構成される、請求項３に記載の中和セル。
5. 陽極ガイドを更に備え、該陽極ガイドは、前記陽極エリア内に位置し、前記塩素溶液の流れを前記入口から前記中和陽極の長さにわたって方向付けるように構成される、請求項１に記載の中和セル。
6. 前記陽極ガイドが前記塩素溶液の前記流れを方向付ける前記中和陽極の前記長さは、前記中和陽極の全長の少なくとも半分から前記中和陽極の前記全長までの範囲内にある、請求項５に記載の中和セル。
7. 前記陽極ガイドは、前記中和陽極の前記長さにわたって分配される複数の分離された突出部を備え、各突出部は、前記中和陽極にほぼ垂直に配向し、前記中和陽極から離れるように延在する、請求項５に記載の中和セル。
8. 各突出部は、前記入口に向かって湾曲する、前記中和陽極から最も遠い端部を有する、請求項７に記載の中和セル。
9. 前記陽極ガイドは、有孔セパレーター、メッシュ付きセパレーター、バッフル、グリッド、複数の粒子、又は複数のファイバーを備える、請求項５に記載の中和セル。
10. 前記陽極ガイドは、前記中和陽極の表面にほぼ平行に位置決めされた有孔若しくはメッシュ付きセパレーター、又は、前記陽極エリアの少なくとも一部分を満たす複数の粒子若しくはファイバーを備える、請求項５に記載の中和セル。
11. 陰極ガイドを更に備え、該陰極ガイドは、前記陰極エリア内に位置し、前記中和陰極の長さのいたるところからの前記塩素溶液の流れを前記出口に向かって方向付けるように構成される、請求項５に記載の中和セル。
12. 前記陰極ガイドは、複数の分離された突出部、有孔セパレーター、メッシュ付きセパレーター、バッフル、グリッド、複数の粒子、又は複数のファイバーを備える、請求項１１に記載の中和セル。
13. 中央ガイドを更に備え、該中央ガイドは、前記中央エリア内に位置し、前記塩素溶液の流れを前記中和陽極の前記長さから前記中和陰極の前記長さまで前記中央エリアにわたって方向付けるように構成される、請求項１１に記載の中和セル。
14. 前記陽極ガイドは前記中和陽極から少なくとも所定の距離だけ離れて位置し、前記陰極ガイドは前記中和陰極から少なくとも前記所定の距離だけ離れて位置し、前記中央ガイドは前記中和陽極及び前記中和陰極のそれぞれから前記所定の距離だけ離れて位置する、請求項１３に記載の中和セル。
15. 前記所定の距離は約１ｍｍである、請求項１４に記載の中和セル。
16. 請求項１に記載の中和セルを備える電気化学的活性化システムであって、電気分解によってチャンバーセル内に前記塩素溶液の前記到来する流れを生成するように構成される、システム。
17. 塩素溶液のｐＨレベルを増加させる方法であって、
    塩素溶液の流れを、中和陽極及び中和陰極を備える中和セルに通過させることであって、前記塩素溶液の前記流れは、前記中和陰極から最も遠い前記中和陽極の側の陽極エリアにおいて前記中和セルに入り、前記中和陽極を通過し、前記中和陽極と前記中和陰極との間の中央エリアを通過し、前記中和陰極を通過し、前記中和陽極から最も遠い前記中和陰極の側の陰極エリアから前記中和セルを出ることと、
    前記塩素溶液の前記流れを引起しながら、前記中和陽極及び前記中和陰極に給電すること、
    を含む、方法。
18. 前記中和陽極及び前記中和陰極に給電することは、第１の反応２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻を、前記中和陽極の表面において又は前記表面の近くで引起す、請求項１７に記載の方法。
19. 前記中和陽極及び前記中和陰極に給電することは、第２の反応２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→Ｈ_２＋２ＯＨ⁻を、前記中和陰極の表面において又は前記表面の近くで引起す、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１の反応及び前記第２の反応の生成物は、次の通りの反応：
    Ｃｌ_２＋２ＯＨ⁻→ＣｌＯ⁻＋Ｃｌ⁻＋Ｈ_２Ｏ、及び、
    Ｈ^＋＋ＯＨ⁻→Ｈ_２Ｏ
    が前記中和セル内で起こることを可能にする、請求項２０に記載の方法。