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特許6974444電気化学的活性化を使用して生産されるアルカリ溶液及び塩素溶液
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6974444
(24)【登録日】2021年11月8日
(45)【発行日】2021年12月1日
(54)【発明の名称】電気化学的活性化を使用して生産されるアルカリ溶液及び塩素溶液
(51)【国際特許分類】
C25B 1/26 20060101AFI20211118BHJP
C25B 9/19 20210101ALI20211118BHJP
C25B 15/08 20060101ALI20211118BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20211118BHJP
C01B 11/04 20060101ALI20211118BHJP
C01B 11/06 20060101ALI20211118BHJP
C25B 1/46 20060101ALI20211118BHJP
【ＦＩ】
C25B1/26 C
C25B9/19
C25B15/08 302
C25B9/00 E
C01B11/04
C01B11/06 A
C25B1/46
【請求項の数】22
【全頁数】35
(21)【出願番号】特願2019-513739(P2019-513739)
(86)(22)【出願日】2017年5月5日
(65)【公表番号】特表2019-516869(P2019-516869A)
(43)【公表日】2019年6月20日
(86)【国際出願番号】US2017031264
(87)【国際公開番号】WO2017200772
(87)【国際公開日】20171123
【審査請求日】2020年4月28日
(31)【優先権主張番号】62/337,362
(32)【優先日】2016年5月17日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/421,419
(32)【優先日】2016年11月14日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】518408349
【氏名又は名称】ディバーシー，インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100128668
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 正巳
(74)【代理人】
【識別番号】100096943
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 伸一
(72)【発明者】
【氏名】ヴェニング，ジャン，イー．
【審査官】
池ノ谷 秀行
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１５−２１１９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−２３５５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−０５２４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／００８５６５８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００４／０１２４０９４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１０−０８２６１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２１０４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−１７３０６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２５Ｂ １／００−９／７７
Ｃ２５Ｂ １３／００−１５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極を含む陽極チャンバーであって、前記陽極は、アルカリ金属塩化物を有する水を、プロトン及び次亜塩素酸を含む陽極電解質に変換するように構成される、陽極チャンバーと、
陰極を含む陰極チャンバーであって、前記陰極は、水を陰極電解質に変換するように構成される、陰極チャンバーと、
前記陽極チャンバーを前記陰極チャンバーから分離する第１の膜と、
を備えるチャンバーセルと、
前記チャンバーセルから分離し、
前記陽極チャンバーと流体的に連通した中和チャンバーであって、該中和チャンバーは中和陽極と中和陰極を含む中和チャンバーと、を備え、
前記中和チャンバーが、次亜塩素酸の濃度が増大している間に、陽極電解質のプロトンを中和し、前記陽極チャンバーからの前記陽極電解質のｐＨレベルが増大するように構成される、電気化学的活性化システム。
陰極を含む陰極チャンバーであって、前記陰極は、水を陰極電解質に変換するように構成される、陰極チャンバーと、
前記陽極チャンバーを前記陰極チャンバーから分離する第１の膜と、
を備えるチャンバーセルと、
前記チャンバーセルから分離し、
前記陽極チャンバーと流体的に連通した中和チャンバーであって、該中和チャンバーは中和陽極と中和陰極を含む中和チャンバーと、を備え、
前記中和チャンバーが、次亜塩素酸の濃度が増大している間に、陽極電解質のプロトンを中和し、前記陽極チャンバーからの前記陽極電解質のｐＨレベルが増大するように構成される、電気化学的活性化システム。
【請求項2】
前記陽極電解質の少なくとも一部分を、前記中和チャンバーを再び通るように再循環させるように構成される中和再循環経路を更に備える、請求項１に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項3】
前記中和チャンバーから前記陽極電解質を受取り、前記陽極電解質を塩素溶液タンクから前記陽極チャンバーに戻すように構成される前記塩素溶液タンクを更に備える、請求項２に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項4】
前記陽極電解質を、前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮塩素溶液を生産するように構成され、
前記陰極電解質を、前記陰極チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮アルカリ溶液を生産するように更に構成される、請求項１に記載の電気化学的活性化システム。
前記陰極電解質を、前記陰極チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮アルカリ溶液を生産するように更に構成される、請求項１に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項5】
前記第１の膜は、前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間のＣｌ−の移動を妨げるように構成される、請求項４に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項6】
前記陰極は、前記第１の膜との直接接触状態で前記陰極チャンバー内に位置する、請求項４に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項7】
前記中和チャンバー内の前記中和陽極の露出表面積と前記中和チャンバー内の前記中和陰極の露出表面積との比は、１：１〜１：１００００の範囲内である、請求項４に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項8】
前記チャンバーセル内で前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間に位置する塩水チャンバーを更に備え、前記塩水チャンバー及び前記陰極チャンバーは前記第１の膜によって分離され、前記塩水チャンバー及び前記陽極チャンバーは第２の膜によって分離される、請求項４に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項9】
前記第２の膜は、前記塩水チャンバーから前記陽極チャンバーへのＣｌ−の移動を可能にするように構成される、請求項８に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項10】
前記第２の膜は、前記塩水チャンバーと前記陽極チャンバーとの間のナトリウムの移動を妨げるように更に構成される、請求項９に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項11】
前記塩水チャンバーを通して塩水を循環させるように構成される、請求項８に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項12】
電子コントローラーであって、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの指標を受信するように構成され、また、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの指標に基づいて前記陰極及び前記中和陰極に対する電力又は前記陰極及び前記中和陰極の活性化時間の一方又は両方を制御するように更に構成される、電子コントローラーを更に備える、請求項４に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項13】
前記電子コントローラーは、前記電気化学的活性化システムによる前記陽極電解質の再循環、前記電気化学的活性化システムによる陰極電解質の再循環、前記電気化学的活性化システムからの前記濃縮塩素溶液の分注、又は前記電気化学的活性化システムからの前記濃縮アルカリ溶液の分注の１つ以上を制御するように更に構成される、請求項１２に記載の電気化学的活性化システム。
【請求項14】
請求項４に記載の電気化学的活性化システムの使用方法であって、
前記電気化学的活性化システムにアルカリ金属塩化物を有する水を付加することと、
前記電気化学的活性化システムに水を付加することと、
前記濃縮塩素溶液を生じるために、前記塩水を前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを通して複数回循環させることであって、前記濃縮塩素溶液が、ｐＨ４．０〜ｐＨ８．０の範囲内のｐＨレベルを有すること、および
前記濃縮アルカリ溶液を生じるために、前記水を前記陰極チャンバーを通して複数回循環させること、
を含む、方法。
前記電気化学的活性化システムにアルカリ金属塩化物を有する水を付加することと、
前記電気化学的活性化システムに水を付加することと、
前記濃縮塩素溶液を生じるために、前記塩水を前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを通して複数回循環させることであって、前記濃縮塩素溶液が、ｐＨ４．０〜ｐＨ８．０の範囲内のｐＨレベルを有すること、および
前記濃縮アルカリ溶液を生じるために、前記水を前記陰極チャンバーを通して複数回循環させること、
を含む、方法。
【請求項15】
前記濃縮塩素溶液は、ｐＨ４．０〜ｐＨ６．０の範囲内のｐＨレベルを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記濃縮塩素溶液は、０．０２％〜１４％の範囲内の濃度を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記濃縮塩素溶液を洗浄機に分注するように構成され、前記洗浄機は、前記濃縮塩素溶液を、０．０２％〜１４％の範囲から１５ｐｐｍ〜６０ｐｐｍの範囲まで希釈するように構成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記濃縮アルカリ溶液は、０．０２％Ｎａ２Ｏ〜５０％Ｎａ２Ｏの範囲内のアルカリ度を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項19】
請求項４に記載の電気化学的活性化システムを動作させる方法であって、
前記電気化学的活性化システムを生産モードで動作させ、前記プロトン及び次亜塩素酸を含む前記陽極電解質を生じることと、
前記電気化学的活性化システムを中和モードで動作させ、前記次亜塩素酸の濃度が増大する間に前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの増加をもたらすことと、
前記生産モードと前記中和モードとで複数回交互に行うことで、前記次亜塩素酸の濃度が増大する間に、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルを、ｐＨ４．０以上に留めることと、
を含む、方法。
前記電気化学的活性化システムを生産モードで動作させ、前記プロトン及び次亜塩素酸を含む前記陽極電解質を生じることと、
前記電気化学的活性化システムを中和モードで動作させ、前記次亜塩素酸の濃度が増大する間に前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの増加をもたらすことと、
前記生産モードと前記中和モードとで複数回交互に行うことで、前記次亜塩素酸の濃度が増大する間に、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルを、ｐＨ４．０以上に留めることと、
を含む、方法。
【請求項20】
前記生産モードと前記中和モードとで複数回交互に行うことで、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルを、４．０ｐＨ〜７．０ｐＨの範囲内に留める、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
請求項４に記載の電気化学的活性化システムであって、さらに、
陽極電解質のｐＨレベルの表示を受け取り、陽極電解質のｐＨレベルの表示に基づいて陰極および中和陰極への電力を制御して、以下を含む動作、
電気化学的活性化システムを生産モードで作動させ、プロトン及び次亜塩素酸を含む陽極電解質を生成する工程；
電気化学的活性化システムを中和モードで作動させ、陽極電解液のｐＨレベルを増加させ、次亜塩素酸の濃度を増加させる；および
生産モードと中和モードの交互運転、
を実行するように構成された電子コントローラーを含む、電気化学的活性化システム。
陽極電解質のｐＨレベルの表示を受け取り、陽極電解質のｐＨレベルの表示に基づいて陰極および中和陰極への電力を制御して、以下を含む動作、
電気化学的活性化システムを生産モードで作動させ、プロトン及び次亜塩素酸を含む陽極電解質を生成する工程；
電気化学的活性化システムを中和モードで作動させ、陽極電解液のｐＨレベルを増加させ、次亜塩素酸の濃度を増加させる；および
生産モードと中和モードの交互運転、
を実行するように構成された電子コントローラーを含む、電気化学的活性化システム。
【請求項22】
前記生産モードにおいて、前記陰極への電力がオンであり、前記中和陰極への電力がオンであり、前記中和モードにおいて、前記陰極への電力がオフであり、前記中和陰極への電力がオンである、請求項２１に記載の電気化学的活性化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アルカリ溶液及び塩素溶液生産の技術分野におけるものである。より詳細には、本開示は、電気化学的活性化を使用した高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性塩素溶液の生産を対象とする。
【背景技術】
【0002】
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。要求に応じて塩素溶液及びアルカリ溶液を生産するための幾つかの試みが行われてきた。例えば、幾つかの電気化学的活性化（ＥＣＡ：electro-chemical activation）システムが、塩素溶液及びアルカリ溶液を生産するために開発されてきた。しかし、これらの既存のＥＣＡシステムは、０．０２％未満の塩素濃度及び０．０２％Ｎａ２Ｏ未満のアルカリ度を有する希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液を低流量で生産する。こうした希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液は、機械による新鮮な水の取り込みによる洗浄剤の希釈のせいで、洗浄剤濃度を所望のレベルに維持することができない。
【発明の概要】
【0003】
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。
【0004】
一実施形態において、電気化学的活性化（ＥＣＡ）システムは、陽極（anode）を含む陽極チャンバーと、陰極（cathode）を含む陰極チャンバーと、中和陰極を含む中和チャンバーとを備える。前記陽極は、アルカリ金属塩化物を有する水を、次亜塩素酸を含む陽極電解質に変換するように構成される。前記陰極は、水を陰極電解質に変換するように構成される。前記中和陰極は、前記陽極電解質が前記陽極チャンバーを出た後に前記陽極電解質から陽子（プロトン（protons））を除去するように構成される。前記ＥＣＡシステムは、前記陽極電解質を、前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮塩素溶液を生産するように構成される。前記ＥＣＡシステムは、前記陰極電解質を、前記陰極チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮アルカリ溶液を生産するように更に構成される。
【0005】
一例において、前記ＥＣＡシステムは、チャンバーセルを更に備え、前記陽極チャンバー及び前記陰極チャンバーは前記チャンバーセル内に位置し、第１の膜は、前記チャンバーセル内で前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間に位置する。別の例において、前記第１の膜は、前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間のＣｌ−の移動を妨げるように構成される。別の例において、前記陰極は、前記第１の膜との直接接触状態で前記陰極チャンバー内に位置する。別の例において、前記中和チャンバーは前記チャンバーセル内に位置し、第２の膜は、前記チャンバーセル内で前記陽極チャンバーと前記中和チャンバーとの間に位置する。別の例において、前記第２の膜は、前記陽極チャンバーと前記中和チャンバーとの間のＣｌ−の移動を妨げるように構成される。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記チャンバーセルから分離している中和セルを更に備え、前記中和チャンバーは前記中和セル内に位置する。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記中和チャンバー内に少なくとも部分的に位置する中和陽極を更に備える。別の例において、前記中和チャンバー内の前記中和陽極の露出表面積と前記中和チャンバー内の前記中和陰極の露出表面積との比は、約１：１〜約１：１００００の範囲内である。
【0006】
別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記チャンバーセル内で前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間に位置する塩水（brine）チャンバーを更に備える。別の例において、前記塩水チャンバー及び前記陰極チャンバーは前記第１の膜によって分離され、前記塩水チャンバー及び前記陽極チャンバーは第２の膜によって分離される。別の例において、前記第２の膜は、前記塩水チャンバーから前記陽極チャンバーへのＣｌ−の移動を可能にするように構成される。別の例において、前記第２の膜は、前記塩水チャンバーと前記陽極チャンバーとの間のナトリウムの移動を妨げるように更に構成される。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記塩水チャンバーを通して塩水を循環させるように構成される。
【0007】
別の例において、前記濃縮塩素溶液は、約ｐＨ４〜約ｐＨ６の範囲内のｐＨレベルを有する。別の例において、前記濃縮塩素溶液は、約０．０２％〜約１４％の範囲内の濃度を有する。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記濃縮塩素溶液を洗浄機に分注するように構成され、前記洗浄機は、前記濃縮塩素溶液を、約０．０２％〜約１４％の範囲から約１５ｐｐｍ〜約６０ｐｐｍの範囲まで希釈するように構成される。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記濃縮塩素溶液を分注する前に、前記濃縮塩素溶液を、約０．０２％〜約１４％の範囲から約２００ｐｐｍ〜約１２００ｐｐｍの範囲まで希釈するように構成される。別の例において、前記塩素溶液は、約３％〜約６％の範囲内の濃度を有する。別の例において、前記濃縮アルカリ溶液は、約０．０２％Ｎａ２Ｏ〜約５０％Ｎａ２Ｏの範囲内のアルカリ度を有する。別の例において、前記濃縮アルカリ溶液は、約３％Ｎａ２Ｏ〜約６％Ｎａ２Ｏの範囲内のアルカリ度を有する。
【0008】
別の例において、前記ＥＣＡシステムは、電子コントローラーであって、前記陽極電解質のｐＨレベルの指標を受信するように構成され、また、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの指標に基づいて前記陰極及び前記中和陰極に対する電力又は前記陰極及び前記中和陰極の活性化時間の一方又は両方を制御するように更に構成される、電子コントローラーを更に備える。別の例において、前記電子コントローラーは、前記ＥＣＡシステムによる前記陽極電解質の再循環、前記ＥＣＡシステムによる前記アルカリ溶液の再循環、前記ＥＣＡシステムからの前記濃縮塩素溶液の分注、又は前記ＥＣＡシステムからの前記濃縮アルカリ溶液の分注の１つ以上を制御するように更に構成される。
【0009】
別の実施形態において、方法は、電気化学的活性化（ＥＣＡ）システムに塩水を付加することと、前記ＥＣＡシステムに水を付加することと、前記塩水を陽極チャンバー及び中和チャンバーを通して複数回循環させることと、前記水を、陰極チャンバーを通して複数回循環させることとを含む。前記陽極チャンバーは、アルカリ金属塩化物を有する水を、次亜塩素酸を含む陽極電解質に変換するように構成される陽極を含む。前記塩水を前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを通して複数回循環させることは、前記塩水を、約ｐＨ４〜約ｐＨ８の範囲内のｐＨレベルを有する濃縮塩素溶液に変換させることをもたらす。前記陰極チャンバーは水をアルカリ溶液に変換するように構成される陰極を含む。前記水を、前記陰極チャンバーを通して複数回前記循環させることは、前記水を濃縮アルカリ溶液に変換させることをもたらす。前記陽極チャンバー及び前記陰極チャンバーはチャンバーセル内に位置し、前記チャンバーセルは、前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間に位置する膜を有し、前記膜は、前記陽極チャンバーと前記陰極チャンバーとの間のＣｌ−の移動を妨げるように構成される。
【0010】
別の実施形態において、電気化学的活性化（ＥＣＡ）システムは、陽極を含む陽極チャンバーと、陰極を含む陰極チャンバーと、中和陰極を含む中和チャンバーとを備える。前記陽極は、アルカリ金属塩化物を有する水を、次亜塩素酸を含む陽極電解質に変換するように構成される。前記陰極は、水を陰極電解質に変換するように構成され、前記陰極電解質は、アルカリ溶液の少なくとも一部分を形成する。前記中和陰極は、前記陽極電解質が前記陽極チャンバーを出た後に前記陽極電解質から陽子を除去するように構成される。前記陽極電解質は、前記陽極電解質が中和チャンバーを通過した後に塩素溶液の少なくとも一部分を形成する。前記ＥＣＡシステムは、前記アルカリ溶液及び前記塩素溶液を別々に分注するように構成される。
【0011】
一例において、前記ＥＣＡシステムは、前記陽極電解質の少なくとも一部分を、前記中和チャンバーを再び通るように再循環させるように構成される中和再循環経路を更に備える。別の例において、前記ＥＣＡシステムは、前記中和チャンバーから前記陽極電解質を受取るように構成される塩素溶液タンクを更に備える。別の例において、前記中和再循環経路は、陽極電解質を前記塩素溶液タンクから前記中和チャンバーに戻すように構成される。
【0012】
別の実施形態において、方法は、電気化学的活性化（ＥＣＡ）システムを動作させるのに用いられる。前記ＥＣＡシステムは、アルカリ金属塩化物を有する水を陽極電解質に変換するように構成される陽極を含む陽極チャンバーと、水を陰極電解質に変換するように構成される陰極を含む陰極チャンバーと、前記陽極電解質が前記陽極チャンバーを出た後に前記陽極電解質から陽子を除去するように構成される中和陰極を含む中和チャンバーとを備える。前記ＥＣＡシステムは、前記陽極電解質を、前記陽極チャンバー及び前記中和チャンバーを少なくとももう１回通るように再循環させて、濃縮塩素溶液を生産するように構成される。前記方法は、前記ＥＣＡシステムを生産モードで動作させることと、前記ＥＣＡシステムを中和モードで動作させることとを含む。前記生産モードにおいて、前記陰極及び前記中和陰極はパワーオンされ、前記ＥＣＡシステムは、前記陽極電解質のｐＨレベルの減少をもたらす。前記中和モードにおいて、前記陰極はパワーオフされ、前記中和陰極はパワーオンされ、前記ＥＣＡシステムは、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルの増加をもたらす。前記方法は、前記生産モード及び前記中和モードにおいて前記ＥＣＡシステムの動作を制御することであって、それにより、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルを、約ｐＨ４．０以上に留めることを更に含む。
【0013】
一例において、前記方法は、前記ＥＣＡシステムの動作を前記生産モードと前記中和モードとで複数回交互に行うことを更に含む。別の例において、前記方法は、前記生産モードと前記中和モードとでの前記ＥＣＡシステムの前記交互動作を制御することであって、それにより、前記陽極電解質の前記ｐＨレベルは、前記ＥＣＡシステムの前記交互動作中、約４．０ｐＨ〜約７．０ｐＨの範囲内に留まることを更に含む。
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本明細書で開示される実施形態による、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性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。
【図4】ｐＨレベルに基づくＨＯＣｌのパーセンテージを示すチャートである。
【図8A】本明細書で開示される実施形態による、アルカリ溶液及びｐＨ中性塩素溶液を生産する単一パスＥＣＡシステムの実施形態を示す図である。
【図9A】本明細書で開示される実施形態による、アルカリ溶液及びｐＨ中性塩素溶液を生産する単一パスＥＣＡシステムの実施形態を示す図である。
【図10A】本明細書で開示される実施形態による、アルカリ溶液及びｐＨ中性塩素溶液を生産する単一パスＥＣＡシステムの実施形態を示す図である。
【図11A】本明細書で開示される実施形態による、アルカリ溶液及びｐＨ中性塩素溶液を生産する単一パスＥＣＡシステムの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本開示は、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性塩素溶液を生産するために電気化学活性化（ＥＣＡ）を使用する実施形態を述べる。本開示では、「ｐＨ中性（pH-neutral）」は、約ｐＨ６〜約ｐＨ８の範囲内のｐＨレベルを有する物質を指す。幾つかの実施形態において、高濃縮アルカリ溶液は、約０．０２％Ｎａ２Ｏ以上のアルカリ度を有し、高濃縮塩素溶液は、約０．０２％以上の塩素濃度を有する。
【0017】
上記で論じたように、既存のＥＣＡシステムは、０．０２％未満の塩素濃度及び０．０２％Ｎａ２Ｏ未満のアルカリ度を有する希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液を生産することができている。しかし、これらの希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液は、特定の洗浄シナリオには不十分なものである。特に、こうした希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液は、機械による新鮮な水の取り込みによる洗浄剤の希釈のせいで、洗浄剤濃度を（食器）洗浄機内で所望のレベルに維持することができない。必要とされるものは、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性塩素溶液を生産するための必要に応じた解決策である。
【0018】
本明細書には、洗浄機（例えば、商用皿洗浄機及び商用食器洗浄機及び洗濯機）のために使用され得るｐＨ中性塩素溶液及びアルカリ溶液の、要求に応じた生成を可能にするＥＣＡシステムの実施形態が記載されている。こうした塩素溶液及びアルカリ溶液は、機械ダウンタイム中に（例えば、夜間に）生産され得る。本明細書で開示するＥＣＡシステムは、濃縮洗浄剤溶液を投与し、したがって、正しい／所望の生成物濃度を生成し維持し、清浄プロセス全体を通して良好なクリーニング性能をもたらすことができる。幾つかの実施形態において、説明したＥＣＡシステムによって生成される濃縮アルカリ溶液は、約０．０２％Ｎａ２Ｏ〜約５０％Ｎａ２Ｏの範囲内のアルカリ度を有し、濃縮されかつ中性の塩素溶液は、約０．０２％〜約１４％に及ぶ活性塩素濃度を有する。
【0019】
図１には、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性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ている。ＥＣＡシステム１００は、陽極チャンバー１０４、陰極チャンバー１０６、及び中和チャンバー１０８を含むチャンバーセル１０２を備える。陽極チャンバー１０４は、第１の膜１１０によって陰極チャンバー１０６から分離され、陽極チャンバー１０４は、第２の膜１１２によって中和チャンバー１０８から分離される。幾つかの実施形態において、第１の膜１１０及び第２の膜１１２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、第１の膜及び第２の膜は、電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって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。
【0020】
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、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。示す実施形態において、陽極１１４は、第２の膜１１２の近くで又は第２の膜１１２と接触状態で陽極チャンバー１０４内に設置される。他の実施形態において、陽極１１４は、図１に示す場所と陽極チャンバー１０４の中心に近い場所との間の位置で陽極チャンバー１０４内に設置される。
【0021】
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。幾つかの実施形態において、図１に示すように、陰極１１６は、第１の膜１１０の近くで又は第１の膜１１０と直接接触状態で陰極チャンバー１０６内に設置される。
【0022】
中和チャンバー１０８は中和陰極１１８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はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図１に示すように、中和陰極１１８は、中和チャンバー１０８の、第２の膜１１２に対向する側面の近くで中和チャンバー１０８内に設置される。
【0023】
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。
【0024】
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。図１に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、中和供給ライン１４０は、陽極チャンバー１０４の側面のうち、陽極チャンバー供給ライン１２６が陽極チャンバー１０４内に流体を運ぶ側面に対向する側面から、陽極電解質が陽極チャンバー１０４を出るように構成される。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。
【0025】
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。
【0026】
ＥＣＡシステム１００は、商用皿洗浄機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。図２には、ＥＣＡシステム１００を使用する方法２００の一実施形態が示される。また、方法２００の種々のステップは、溶液又は他の流体の流れを含むように破線矢印を使用して図３Ａ〜図３Ｃに示される。
【0027】
ボックス２０２にて、塩水が塩素溶液タンクに付加される。図３Ａに示す実施形態において、塩水の流れ３０２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％〜約４０％の範囲内の濃度を有する。
【0028】
ボックス２０４にて、水がアルカリ溶液タンクに付加される。図３Ａに示す実施形態において、水の流れ３０４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。
【0029】
ブロック２０６にて、塩水溶液は、濃縮塩素溶液を生成するために循環される。図３Ｂに示す実施形態において、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への流体の第１の流れ３０６、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への陽極電解質の第２の流れ３０８、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第３の流れ３１０を含む。
【0030】
電気分解プロセスは、陽極１１４と、陰極１１６及び中和陰極１１８のいずれか又は両方と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％〜約４０％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−＋Ｈ２Ｏ→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。
【0031】
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。
【0032】
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、所定の活性塩素濃度は、約０．０２％〜約１４％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％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％の範囲内、約０．０２％〜約１０％の範囲内、又は、約０．０２％〜約５％の範囲内にある。
【0033】
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。図４のチャートに示すように、塩素ガス（Ｃｌ２）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。
【0034】
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、陰極１１８を含み、陰極１１８は、陽極１１４と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−→Ｈ２ （Ｅｏ（Ｖ）＋０．００） （２）
幾つかの実施形態において、中和陰極１１８は、セル１０２の動作時間の約１０％〜約１００％の範囲内で給電される。幾つかの実施形態において、中和陰極１１８は、セル１０２の最大動作電力の約１０％〜約１００％の範囲内で給電される。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。
【0035】
ブロック２０８にて、水は、濃縮アルカリ溶液を生成するために循環される。図３Ｂに示す実施形態において、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への流体の第１の流れ３１２、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第２の流れ３１４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：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２（ｇ）＋２ＯＨ− （Ｅｏ −０．８３Ｖ） （３）
【0036】
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％Ｎａ２Ｏ〜約５０％Ｎａ２Ｏ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５０ｐｐｍＮａ２Ｏ〜約４００ｐｐｍＮａ２Ｏ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％Ｎａ２Ｏ〜約５０％Ｎａ２Ｏの範囲内の濃縮アルカリ溶液を受取り、濃縮アルカリ溶液を約５０ｐｐｍＮａ２Ｏ〜約４００ｐｐｍＮａ２Ｏ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％Ｎａ２Ｏ〜約５０％Ｎａ２Ｏの範囲、約０．０２％Ｎａ２Ｏ〜約１０％Ｎａ２Ｏの範囲、又は約０．０２％Ｎａ２Ｏ〜約５％Ｎａ２Ｏの範囲である。
【0037】
幾つかの実施形態において、陰極１１６は、セル１０２の動作時間の約１０％〜約１００％の範囲内で給電される。幾つかの実施形態において、陰極１１６は、セル１０２の最大動作電力の約１０％〜約１００％の範囲内で給電される。
【0038】
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、陰極１１６及び中和陰極１１８はともに、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液の同時生成中に動作するが、中和陰極１１８によって引起される反応は、陽極電解質がｐＨレベルを安全範囲内に（例えば、約ｐＨ４を超えて）維持するのに十分な陽子を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レベルはモニターされる。ｐＨレベルが所定のレベルまで（例えば、ｐＨ５未満に）低下するにつれて、陰極１１６の動作は減少又は停止するため、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増加する。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、陰極１１６の動作が再開されて、アルカリ溶液のアルカリ度を増加させ続ける。
【0039】
幾つかの実施形態において、電子コントローラー（例えば、コンピューティングデバイス）は、ＥＣＡシステム１００の状態をモニターし、ＥＣＡシステム１００の特定の構成要素の動作を制御するように構成される。一例において、電子コントローラーは、陽極電解質のｐＨレベルの指標を提供するように構成される１つ以上のｐＨセンサーからの信号を受信し、陽極電解質のｐＨレベルに基づいて陰極１１６及び中和陰極１１８が動作する電力レベル及び／又は動作時間を制御するように構成される。他の実施形態において、電子コントローラーは、ＥＣＡシステム１００を通る溶液の流れを方向付ける１つ以上の弁、塩素溶液タンク１２０及び／又はアルカリ溶液タンク１３０に入る若しくはそこから出るように流れを方向付けるポンプ、又は、ＥＣＡシステム１００の任意の他の構成要素の動作を制御する。幾つかの実施形態において、電子コントローラーは、陽極電解質のｐＨレベルを約ｐＨ４〜約ｐＨ７の範囲内に維持するために、以下、すなわち、陽極電解質の再循環時間、陰極１１６の動作時間及び／又は電力、又は、中和陰極１１８の動作時間及び／又は電力、のうちの１つ以上を制御するように構成される。
【0040】
濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液が生成されると、それらの溶液は、（例えば、（食器）洗浄機又は他のクリーニング目的によって）使用するために分注され（dispensed）得る。ブロック２１０にて、濃縮塩素溶液は塩素溶液タンク１２０から分注される。図３Ｃに示すように、濃縮塩素溶液の流れ３１６は、塩素溶液供給ライン１２４を介して塩素溶液タンク１２０から分注される。ブロック２１２にて、濃縮アルカリ溶液は、アルカリ溶液タンク１３０から分注される。図３Ｃに示すように、濃縮アルカリ溶液の流れ３１８は、アルカリ溶液供給ライン１３４を介してアルカリ溶液タンク１３０から分注される。
【0041】
幾つかの実施形態において、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液は、（食器）洗浄機に分注される。幾つかの例において、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液は、洗浄機が動作中でない間に生成される。こうして、ＥＣＡシステム１００は、洗浄機が動作していない間（例えば、夜間）の機械「ダウンタイム（downtime）」を利用する。こうして、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液は、（食器）洗浄機が動作するときに、又は、クリーニング溶液が他のクリーニング目的で必要とされるときに、（食器）洗浄機によっていつでも使用できる。幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム（例えば、ＥＣＡシステム１００又は本明細書で開示される任意の他のＥＣＡシステム）は、（食器）洗浄機の一体構成要素として設置される。
【0042】
幾つかの実施形態において、濃縮塩素溶液及び濃縮アルカリ溶液は、表面クリーニング及び消毒等の他のクリーニング目的で使用するためのコンテナに分注される。幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム（例えば、ＥＣＡシステム１００又は本明細書で開示される任意の他のＥＣＡシステム）は、特定のクリーニング目的で使用するために濃縮塩素溶液及び／又は濃縮アルカリ溶液を希釈するように構成される。幾つかの実施形態において、オペレーター入力は、表面クリーニングのためにクリーニング溶液を分注することを要求する場合があり、ＥＣＡシステムは、オペレーター入力を受信することに応答して、濃縮塩素溶液を分注範囲まで希釈するように構成される。一例において、オペレーター入力は、表面クリーニングのために塩素溶液を分注するための要求であり、ＥＣＡシステムは、濃縮塩素溶液を約２００ｐｐｍ〜約１２００ｐｐｍの分注範囲まで希釈するように構成される。
【0043】
ＥＣＡシステム１００の試験が実施され、試験の結果が表１に示され、チャートが図１２Ａに示される。試験の開始時（すなわち、０分にて）、塩素溶液のｐＨレベルは７．６３であり、陰極１１６はパワーオンされた。ＥＣＡシステム１００は、陰極１１６及び中和陰極１１８がともに活性である状態で運転された。１０分後、塩素溶液のｐＨレベルは６．０まで低下し、１６分後、塩素溶液のｐＨレベルは５．４５まで低下した。中和陰極１１８が０分〜１６分の間の時間中に活性であっても、中和陰極１１８は、塩素溶液のｐＨレベルを一定に維持できなかった。１６分にて、陰極１１６はパワーオフされ、ＥＣＡシステム１００は、５４分まで、こうして運転し続けた。この時間で、中和陰極１１８が塩素溶液のｐＨレベルを６．５まで上げた。５４分にて、陰極１１６は、塩素溶液の生産を継続するために再びパワーオンされたが、これは、同様に、塩素溶液のｐＨレベルの減少の継続をもたらした。生産モード（すなわち、陰極１１６及び中和陰極１１８がともにパワーオンされた状態）と中和モード（すなわち、陰極１１６がパワーオフされ、中和陰極１１８がパワーオンされた状態）との間のこの交互切換えは、塩素生産とｐＨ制御との両方を促進し続けた。
【0044】
１１４分にて、塩素溶液は４．０のｐＨレベルであり、活性Ｃｌ２の濃度は、６５０ｐｐｍと測定された。陰極１１６はパワーオフされたため、ＥＣＡシステム１００は中和モードに入り、ｐＨレベルを増加させた。ＥＣＡシステム１００が、１１４分〜２３０分の間に中和モードにあった間に、ｐＨレベルは６．１まで上がった。また、驚くことに、活性Ｃｌ２の濃度は、８００ｐｐｍまで上がり続けた。
【0045】
【表1】
【0046】
ＥＣＡシステム５００の別の実施形態は図５に示される。ＥＣＡシステム５００は、陽極チャンバー５０４、陰極チャンバー５０６、中和チャンバー５０８、及び塩水チャンバー５５０を含むチャンバーセル５０２を備える。塩水チャンバー５５０は、第１の膜５１０によって陰極チャンバー５０６から分離され、陽極チャンバー５０４は、第２の膜５１２によって中和チャンバー５０８から分離され、陽極チャンバー５０４は、第３の膜５５２によって塩水チャンバー５５０から分離される。幾つかの実施形態において、第１の膜５１０及び第２の膜５１２は、陽イオン交換膜又は両極性膜である。幾つかの実施形態において、第１の膜５１０及び第２の膜５１２は、電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって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。幾つかの実施形態において、第３の膜５５２は、ナトリウムの移動を妨げながらかつ電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって実施されることを可能にしながら、Ｃｌ−の移動を可能にする陰イオン交換膜である。
【0047】
陽極チャンバー５０４は陽極５１４を含む。幾つかの実施形態において、陽極５１４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５１４は、チタン酸化物コーティング、イリジウムコーティング、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、陽極５１４はグラファイトから作られる。示す実施形態において、陽極５１４は、第３の膜５５２の近くで陽極チャンバー５０４内に設置される。陰極チャンバー５０６は陰極５１６を含む。幾つかの実施形態において、陰極５１６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５１６はチタンから作られる。幾つかの実施形態において、陰極５１６はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図５に示すように、陰極５１６は、第１の膜５１０と直接接触状態で陰極チャンバー５０６内に設置される。
【0048】
中和チャンバー５０８は中和陰極５１８を含む。幾つかの実施形態において、中和陰極５１８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５１８は、チタン酸化物コーティングか、又はイリジウムコーティングか、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５１８はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図５に示すように、中和陰極５１８は、第２の膜５１２に対向する中和チャンバー５０８の側面の近くで中和チャンバー５０８内に設置される。
【0049】
ＥＣＡシステム５００は、塩素溶液タンク５２０も備える。水供給ライン５２２は、生水又は軟水を塩素溶液タンク５２０内に運ぶように構成される。塩素溶液供給ライン５２４は、塩素溶液タンク５２０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５２６は、塩素溶液タンク５２０から出る流体（例えば、水、陽極電解質等）を陽極チャンバー５０４まで運ぶように構成される。
【0050】
中和供給ライン５４０は、陽極チャンバー５０４から出る陽極電解質を中和チャンバー５０８まで運ぶように構成される。図５に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、中和供給ライン５４０は、陽極チャンバー５０４の側面のうち、陽極チャンバー供給ライン５２６が陽極チャンバー５０４内に流体を運ぶ側面に対向する側面から、陽極電解質が陽極チャンバー５０４を出るように構成される。陽極戻りライン５２８は、中和チャンバー５０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク５２０まで戻すように構成される。図５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５２８は、中和チャンバー５０８の側面のうち、中和供給ライン５４０が中和チャンバー５０８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５０８を出るように構成される。
【0051】
ＥＣＡシステム５００は、アルカリ溶液タンク５３０も備える。水供給ライン５３２は、生水又は軟水をアルカリ溶液タンク５３０内に運ぶように構成される。アルカリ溶液供給ライン５３４は、アルカリ溶液タンク５３０から出るアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極チャンバー供給ライン５３６は、アルカリ溶液タンク５３０から出る流体（例えば、水、陰極電解質等）を陰極チャンバー５０６まで運ぶように構成される。陰極戻りライン５３８は、陰極チャンバー５０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク５３０まで戻すように構成される。図５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５３８は、陰極チャンバー５０６の側面のうち、陰極チャンバー供給ライン５３６が陰極チャンバー５０６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５０６を出るように構成される。
【0052】
ＥＣＡシステム５００は、塩水を外部塩水タンク５５６から塩水チャンバー５５０内に運ぶように構成される塩水供給ライン５５４も備える。塩水戻りライン５５８は、塩水を塩水チャンバー５５０から除去するように構成される。図５に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、塩水戻りライン５５８は、塩水チャンバー５５０の側面のうち、塩水供給ライン５５４が塩水チャンバー５５０内に塩水を運ぶ側面に対向する側面から、塩水が塩水チャンバー５５０を出るように構成される。幾つかの実施形態において、塩水戻りライン５５８は、塩水チャンバー５５０から出る塩水を運び、その塩水を外部塩水タンク５５６に戻すように構成される。
【0053】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム５００の動作はＥＣＡシステム１００の動作と同様である。しかし、ＥＣＡシステム５００において、水供給ライン５２２は、ＥＣＡシステム１００において塩水供給ライン１２２によって塩素溶液タンク１２０に運ばれる塩水の代わりに、塩素溶液タンク５２０内に生水又は軟水を運ぶ。さらに、塩水は、外部塩水タンク５５６から塩水チャンバー５５０を通って外部塩水タンク５５６まで戻って循環する。塩水が塩水チャンバー５５０を通って流れる際、第３の膜５５２は、塩水からのＣｌ−を塩水チャンバー５５０から陽極チャンバー５０４内に通過させる。陽極チャンバー５０４内のＣｌ−は、陽極半セル反応（１）に従って次亜塩素酸に変換される。こうして、次亜塩素酸は、塩素溶液タンク５２０内に塩水を導入することなく陽極チャンバー５０４内で発生する。塩水が塩素溶液タンク５２０内に導入されないため、塩素溶液タンク５２０のクリーニング性能が改善される。その理由は、塩素溶液が、表面のクリーニング／消毒後に、筋及び条痕を残さないことになるからである。さらに、第３の膜５５２がナトリウムを通過させないため、塩素溶液タンク５２０内で発生する濃縮塩素溶液には、実質的にナトリウムが含まれない。
【0054】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム５００の他の部分は、ＥＣＡシステム１００内のその同等物と同様な方法で動作するように構成される。一例において、再循環する陽極電解質は、陽極チャンバー５０４を出た後に中和チャンバー５０８を通過して、陽極電解質のｐＨレベルを安全レベルに（例えば、約ｐＨ４を超えて）維持する。別の例において、水は、アルカリ溶液タンク５３０から陰極チャンバー５０６まで循環して、アルカリ溶液に変換される。更に別の例において、濃縮塩素溶液は、塩素溶液供給ライン５２４を介して塩素溶液タンク５２０から分注され、濃縮アルカリ溶液は、アルカリ溶液供給ライン５３４を介してアルカリ溶液タンク５３０から分注される。
【0055】
ＥＣＡシステム５００の試験が実施され、試験の結果が表２に示され、チャートが図１２Ｂに示される。試験の開始時（すなわち、０分にて）、塩素溶液のｐＨレベルは８．１５であり、陰極５１６はパワーオンされた。ＥＣＡシステム５００は、陰極５１６及び中和陰極５１８がともに活性である状態で運転された。２２分後、塩素溶液のｐＨレベルは５．１まで低下した。中和陰極５１８が０分〜２２分の間の時間中に活性であっても、中和陰極５１８は、塩素溶液のｐＨレベルを一定に維持できなかった。２２分にて、陰極５１６はパワーオフされ、ＥＣＡシステム５００は、４５分まで、こうして運転し続けた。この時間で、中和陰極５１８が塩素溶液のｐＨレベルを６．５まで上げた。４５分にて、陰極５１６は、塩素溶液の生産を継続するために再びパワーオンされたが、これは、同様に、塩素溶液のｐＨレベルの減少の継続をもたらした。生産モード（すなわち、陰極５１６及び中和陰極５１８がともにパワーオンされた状態）と中和モード（すなわち、陰極５１６がパワーオフされ、中和陰極５１８がパワーオンされた状態）との間のこの交互切換えは、塩素生産とｐＨ制御との両方を促進し続けた。
【0056】
１７２分にて、塩素溶液は４．９のｐＨレベルであり、活性Ｃｌ２の濃度は、８００ｐｐｍと測定された。陰極５１６はパワーオフされたため、ＥＣＡシステム５００は中和モードに入り、ｐＨレベルを増加させた。ＥＣＡシステム５００が、１７２分〜２１１分の間に中和モードにあった間に、ｐＨレベルは５．９まで上がった。また、驚くことに、活性Ｃｌ２の濃度は、９５０ｐｐｍまで上がり続けた。
【0057】
【表2】
【0058】
図６には、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性塩素溶液を生産するように構成されるＥＣＡシステム６００の別の実施形態が示される。ＥＣＡシステム６００は、陽極チャンバー６０４及び陰極チャンバー６０６を含むチャンバーセル６０２を備える。陽極チャンバー６０４は、膜６１０によって陰極チャンバー６０６から分離される。幾つかの実施形態において、膜６１０は、陽イオン交換膜又は両極性膜である。幾つかの実施形態において、膜６１０は、電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって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。
【0059】
陽極チャンバー６０４は陽極６１４を含む。幾つかの実施形態において、陽極６１４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６１４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、陽極６１４はグラファイトから作られる。示す実施形態において、陽極６１４は、陽極チャンバー６０４の中央の近くで陽極チャンバー６０４内に設置される。陰極チャンバー６０６は陰極６１６を含む。幾つかの実施形態において、陰極６１６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６１６はチタン又はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図６に示すように、陰極６１６は、膜６１０と直接接触状態で陰極チャンバー６０６内に設置される。
【0060】
ＥＣＡシステム６００は、中和セル６６０も備える。中和セル６６０は中和チャンバー６０８を含む。中和陰極６１８は中和チャンバー６０８内に位置する。幾つかの実施形態において、中和陰極６１８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６１８は、チタン酸化物コーティング又はイリジウム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６１８はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図６に示すように、中和陰極６１８は、中和チャンバー６０８の側面の近くで中和チャンバー６０８内に設置される。中和陽極６６２は、同様に中和チャンバー６０８内に位置する。幾つかの実施形態において、中和陰極６１８及び中和陽極６６２は、中和チャンバー６０８内の露出陽極表面積と中和チャンバー６０８内の露出陰極表面積との比が約１：１〜約１：１００００の範囲内にあるように中和チャンバー６０８内に位置する。
【0061】
ＥＣＡシステム６００は、塩素溶液タンク６２０も備える。塩水供給ライン６２２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６２０内に運ぶように構成される。塩素溶液供給ライン６２４は、塩素溶液タンク６２０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６２６は、塩素溶液タンク６２０から出る流体（例えば、水、陽極電解質等）を陽極チャンバー６０４まで運ぶように構成される。中和供給ライン６４０は、陽極チャンバー６０４から出る陽極電解質を中和チャンバー６０８まで運ぶように構成される。図６に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、中和供給ライン６４０は、陽極チャンバー６０４の側面のうち、陽極チャンバー供給ライン６２６が陽極チャンバー６０４内に流体を運ぶ側面に対向する側面から、陽極電解質が陽極チャンバー６０４を出るように構成される。
【0062】
陽極戻りライン６２８は、中和チャンバー６０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク６２０まで戻すように構成される。図６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６２８は、中和チャンバー６０８の側面のうち、中和供給ライン６４０が中和チャンバー６０８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６０８を出るように構成される。
【0063】
ＥＣＡシステム６００は、アルカリ溶液タンク６３０も備える。水供給ライン６３２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６３０内に運ぶように構成される。アルカリ溶液供給ライン６３４は、アルカリ溶液タンク６３０からのアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極チャンバー供給ライン６３６は、アルカリ溶液タンク６３０から出る流体（例えば、水、陰極電解質等）を陰極チャンバー６０６まで運ぶように構成される。陰極戻りライン６３８は、陰極チャンバー６０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク６３０まで戻って運ぶように構成される。図６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６３８は、陰極チャンバー６０６の側面のうち、陰極チャンバー供給ライン６３６が陰極チャンバー６０６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６０６を出るように構成される。
【0064】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム６００の幾つかの部分は、ＥＣＡシステム１００内のその同等物と同様な方法で動作するように構成される。一例において、再循環する陽極電解質は、陽極チャンバー６０４を出た後に中和チャンバー６０８を通過して、陽極電解質のｐＨレベルを安全レベルに（例えば、約ｐＨ４を超えて）維持する。別の例において、水は、アルカリ溶液タンク６３０から陰極チャンバー６０６まで循環して、陰極電解質に変換される。
【0065】
ＥＣＡシステム６００とＥＣＡシステム１００との間の１つの相違点は、陽極チャンバー６０４及び陰極チャンバー６０６が位置するチャンバーセル６０２内に中和チャンバー６０８が位置しないことである。これは、ＥＣＡシステム６００において追加の陽極（すなわち、中和陽極６６２）を必要とするが、同様に、より優れた制御を可能にする。
【0066】
ＥＣＡシステム６００の２つの試験が実施された。ＥＣＡシステム６００の第１の試験の結果は表３に示され、チャートは図１２Ｃに示される。第１の試験は、１０３分間実施され、ＥＣＡシステム６００は、生産モード（陰極６１６及び中和陰極６１８がパワーオンされた状態）と中和モード（中和陰極６１８がパワーオンされ、陰極６１６がパワーオフされた状態）との間で交互切換えした。この交互切換えは、ＥＣＡシステム６００が生産モードにある間に塩素溶液の活性Ｃｌ２の生産を促進させ、また、ＥＣＡシステム６００が中和モードにある間に塩素溶液のｐＨのレベルを増加させる。
【0067】
第１の試験中に、陰極６１６は、最初の１３分間パワーオンされ、その後、陰極６１６はパワーオフされた。２３分にて、ｐＨレベルは、陰極６１６をパワーオフ状態に維持するのに依然として十分に低いと考えられた。４９分にて、陰極６１６は、パワーオンされ、９４分まで動作し続け、その時点で、ｐＨレベルは４．０未満に低下し、陰極６１６はパワーオフされた。その時点で、活性Ｃｌ２の濃度は１４００ｐｐｍに達した。ＥＣＡシステム６００は、１０３分まで、ｐＨレベルを上げるために中和モードで動作した。この時間中に、陰極６１６がパワーオフされても、活性Ｃｌ２の濃度は増加し続け、ついには、１５００ｐｐｍに達した。
【0068】
【表3】
【0069】
ＥＣＡシステム６００の第２の試験の結果は表４に示され、チャートは図１２Ｄに示される。第１の試験と比較して、第２の試験は、活性Ｃｌ２のより高い濃度を生じる条件下でより長い時間（１９０分）の間、実施された。ＥＣＡシステム６００は、試験の開始から５分まで生産モードで動作した。その時点で、ＥＣＡシステム６００は、５分から１９０分まで中和モードと生産モードとの間で交互切換えして、活性Ｃｌ２の濃度を増加させながら、ｐＨレベルを約ｐＨ４〜約ｐＨ７の範囲内に維持した。活性Ｃｌ２の濃度に関するデータは、９８分から採取が始まり、生産モードと中和モードとの両方において増加し続け、ついには、１９０分にて１１４００ｐｐｍに達した。
【0070】
【表4】
【0071】
図７には、高濃縮アルカリ溶液及び高濃縮ｐＨ中性塩素溶液を生産するように構成されるＥＣＡシステム７００の別の実施形態が示される。ＥＣＡシステム７００は、陽極チャンバー７０４、陰極チャンバー７０６、及び塩水チャンバー７５０を含むチャンバーセル７０２を備える。陰極チャンバー７０６は、第１の膜７１０によって塩水チャンバー７５０から分離され、陽極チャンバー７０４は、第２の膜７５２によって塩水チャンバー７５０から分離される。幾つかの実施形態において、第１の膜７１０は、陽イオン交換膜又は両極性膜である。幾つかの実施形態において、膜７１０は、電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって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。幾つかの実施形態において、第２の膜７５２は、ナトリウムの移動を妨げながらかつ電気分解が膜の両側面で陽極及び陰極によって実施されることを可能にしながら、Ｃｌ−の移動を可能にする陽イオン交換膜である。
【0072】
陽極チャンバー７０４は陽極７１４を含む。幾つかの実施形態において、陽極７１４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７１４は、チタン酸化物コーティングか、又はイリジウム（酸化物）コーティングか、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、陽極７１４はグラファイトから作られる。示す実施形態において、陽極７１４は、第２の膜７５２と接触状態で陽極チャンバー７０４内に設置される。陰極チャンバー７０６は陰極７１６を含む。幾つかの実施形態において、陰極７１６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７１６はチタン又はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図７に示すように、陰極７１６は、第１の膜７１０と直接接触状態で陰極チャンバー７０６内に設置される。
【0073】
ＥＣＡシステム７００は、中和セル７６０も備える。中和セル７６０は、中和チャンバー７０８を含む。中和陰極７１８は中和チャンバー７０８内に位置する。幾つかの実施形態において、中和陰極７１８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７１８は、チタン酸化物コーティングか、又はイリジウム（酸化物）コーティングか、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７１８はグラファイトから作られる。幾つかの実施形態において、図７に示すように、中和陰極７１８は、中和チャンバー７０８の側面の近くで中和チャンバー７０８内に設置される。中和陽極７６２も中和チャンバー７０８内に位置する。図７に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、中和陽極７６２は、中和チャンバー７０８内に位置する。幾つかの実施形態において、中和陰極７１８及び中和陽極７６２の部分は、中和チャンバー７０８内の露出陽極表面積と中和チャンバー７０８内の露出陰極表面積との比が約１：１〜約１：１００００の範囲内にあるように中和チャンバー７０８内に位置する。
【0074】
ＥＣＡシステム７００は、塩素溶液タンク７２０も備える。水供給ライン７２２は、生水又は軟水を、外部供給源（例えば、水タンク）から塩素溶液タンク７２０内に運ぶように構成される。塩素溶液供給ライン７２４は、塩素溶液を塩素溶液タンク７２０から外部目的地（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７２６は、塩素溶液タンク７２０から出る流体（例えば、水、陽極電解質）を陽極チャンバー７０４まで運ぶように構成される。中和供給ライン７４０は、陽極チャンバー７０４から出る陽極電解質を中和チャンバー７０８まで運ぶように構成される。図７に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、中和供給ライン７４０は、陽極チャンバー７０４の側面のうち、陽極チャンバー供給ライン７２６が陽極チャンバー７０４内に流体を運ぶ側面に対向する側面から、陽極電解質が陽極チャンバー７０４を出るように構成される。
【0075】
陽極戻りライン７２８は、中和チャンバー７０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク７２０まで戻すように構成される。図７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７２８は、中和チャンバー７０８の側面のうち、中和供給ライン７４０が中和チャンバー７０８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７０８を出るように構成される。
【0076】
ＥＣＡシステム７００は、アルカリ溶液タンク７３０も備える。水供給ライン７３２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７３０内に運ぶように構成される。アルカリ溶液供給ライン７３４は、アルカリ溶液タンク７３０から出るアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極チャンバー供給ライン７３６は、アルカリ溶液タンク７３０から出る流体（例えば、水、陰極電解質）を陰極チャンバー７０６まで運ぶように構成される。陰極戻りライン７３８は、陰極チャンバー７０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク７３０まで戻すように構成される。図７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７３８は、陰極チャンバー７０６の側面のうち、陰極チャンバー供給ライン７３６が陰極チャンバー７０６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７０６を出るように構成される。
【0077】
ＥＣＡシステム７００は、塩水を外部塩水タンク７５６から塩水チャンバー７５０内に運ぶように構成される塩水供給ライン７５４も備える。塩水戻りライン７５８は、塩水を塩水チャンバー７５０から除去するように構成される。図７に示す実施形態等の幾つかの実施形態において、塩水戻りライン７５８は、塩水チャンバー７５０の側面のうち、塩水供給ライン７５４が塩水チャンバー７５０内に塩水を運ぶ側面に対向する側面から、塩水が塩水チャンバー７５０を出るように構成される。幾つかの実施形態において、塩水戻りライン７５８は、塩水チャンバー７５０から出る塩水を運び、その塩水を外部塩水タンク７５６に戻すように構成される。
【0078】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム７００の幾つかの部分は、ＥＣＡシステム１００内のその同等物と同様な方法で動作するように構成される。一例において、再循環する陽極電解質は、陽極チャンバー７０４を出た後に中和チャンバー７０８を通過して、陽極電解質のｐＨレベルを安全レベルに維持する。別の例において、水は、アルカリ溶液タンク７３０から陰極チャンバー７０６まで循環して、陰極電解質に変換される。
【0079】
ＥＣＡシステム７００とＥＣＡシステム１００との間の１つの相違点は、陽極チャンバー７０４及び陰極チャンバー７０６が位置するチャンバーセル７０２内に中和チャンバー７０８が位置しないことである。これは、ＥＣＡシステム７００において追加の陽極（すなわち、中和陽極７６２）を必要とするが、同様に、より優れた制御を可能にする。
【0080】
ＥＣＡシステム７００とＥＣＡシステム１００との間の別の相違点は、ＥＣＡシステム１００において塩水供給ライン１２２によって塩素溶液タンク１２０に運ばれる塩水の代わりに、水供給ライン７２２が塩素溶液タンク７２０内に生水又は軟水を運ぶことである。さらに、塩水は、外部塩水タンク７５６から塩水チャンバー７５０を通って外部塩水タンク７５６まで戻って循環する。塩水が塩水チャンバー７５０を通って流れる際、第２の膜７５２は、塩水からのＣｌ−を塩水チャンバー７５０から陽極チャンバー７０４内に通過させる。陽極チャンバー７０４内のＣｌ−は、陽極半セル反応（１）に従って次亜塩素酸に変換される。こうして、次亜塩素酸は、塩素溶液タンク７２０内に塩水を導入することなく陽極チャンバー７０４内で発生する。塩水が塩素溶液タンク７２０内に導入されないため、塩素溶液タンク７２０のクリーニングは塩素溶液タンク１２０のクリーニングより容易である。さらに、第２の膜７５２がナトリウムの通過を許さないため、塩素溶液タンク７２０内で発生する濃縮塩素溶液には、ナトリウムがほとんど含まれない。
【0081】
ＥＣＡシステム７００の試験が実施され、試験の結果は表５に示され、チャートは図１２Ｅに示される。試験は、５０分間実施され、ＥＣＡシステム７００は、生産モード（陰極７１６及び中和陰極７１８がパワーオンされた状態）と中和モード（中和陰極７１８がパワーオンされ、陰極７１６がパワーオフされた状態）との間で交互切換えした。この交互切換えは、ＥＣＡシステム７００が生産モードにある間に塩素溶液の活性Ｃｌ２の生産を促進させ、また、ＥＣＡシステム７００が中和モードにある間に塩素溶液のｐＨのレベルを増加させる。ＥＣＡシステム７００は、試験の開始から２３分まで生産モードで動作した。その時点で、ＥＣＡシステム７００は、２３分から５０分まで中和モードと生産モードとの間で交互切換えして、活性Ｃｌ２の濃度を増加させながら、ｐＨレベルを約ｐＨ４〜約ｐＨ７の範囲内に維持した。５０分にて測定された活性Ｃｌ２の最終濃度は、３５００ｐｐｍであり、最終ｐＨレベルはｐＨ５．６であった。
【0082】
【表5】
【0083】
一部の機械は、ＥＣＡシステム１００、５００、６００、及び７００によって生産され得る溶液等の高濃縮塩素溶液及び高濃縮アルカリ溶液を使用するが、他の洗浄機及び／又はクリーニング用途は、希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液を使用する。ＥＣＡシステム１００、５００、６００、及び７００は、陽極電解質及び陰極電解質を再循環させないことによって希釈塩素溶液及び希釈アルカリ溶液を生産することが可能である。しかし、幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム１００、５００、６００、及び７００を使用する代わりに、希釈ｐＨ中性塩素溶液及び希釈アルカリ溶液のみを生成するシステムを使用することが望ましい場合がある。図８〜図１１には、希釈ｐＨ中性塩素溶液及び希釈アルカリ溶液を生産するためのＥＣＡシステム１００、５００、６００、及び７００の単一パスの変形の実施形態が示される。
【0084】
図８Ａには、図１に示すＥＣＡシステム１００の変形である単一パスＥＣＡシステム８００が示される。単一パスＥＣＡシステム８００は、希釈アルカリ溶液及び希釈ｐＨ中性塩素溶液を生産するように構成される。単一パスＥＣＡシステム８００は、陽極チャンバー１０４、陰極チャンバー１０６、及び中和チャンバー１０８を含むチャンバーセル１０２を備える。図１に関して上記で論じたように、陽極チャンバー１０４は、第１の膜１１０によって陰極チャンバー１０６から分離され、陽極チャンバー１０４は、第２の膜１１２によって中和チャンバー１０８から分離される。陽極チャンバー１０４は陽極１１４を含み、陰極チャンバー１０６は陰極１１６を含み、中和チャンバー１０８は中和陰極１１８を含む。
【0085】
ＥＣＡシステム８００は、塩素溶液タンク１２０も備える。ＥＣＡシステム１００と対照的に、ＥＣＡシステム８００は、塩水を外部供給源（例えば、塩水タンク）から陽極チャンバー１０４内に運ぶように構成される塩水供給ライン８２２を備える。ＥＣＡシステム１００と同様に、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。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まで運ぶように構成される。
【0086】
ＥＣＡシステム８００は、アルカリ溶液タンク１３０も備える。ＥＣＡシステム１００と対照的に、ＥＣＡシステム８００は、水（生水又は軟水）を、外部供給源（例えば、水タンク）から陰極チャンバー１０６内に運ぶように構成される水供給ライン８３２を備える。ＥＣＡシステム１００と同様に、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）まで運ぶように構成される。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まで運ぶように構成される。
【0087】
図８Ａに示す実施形態において、ＥＣＡシステム８００は、陽極電解質又は陰極電解質のいずれの再循環経路も有しない。そのため、塩水は、陽極チャンバー１０４を１回通過して、陽極電解質（すなわち、希釈塩素溶液）を形成するが、陽極電解質は、陽極チャンバー１０４を再び通るように循環しない。同様に、水は、陰極チャンバー１０６を１回通過して、陰極電解質（すなわち、希釈アルカリ溶液）を形成するが、陰極電解質は、陰極チャンバー１０６を再び通るように循環しない。塩水が陽極チャンバー１０４を１回通過し、水が陰極チャンバー１０６を１回通過するため、結果として得られる塩素溶液及びアルカリ溶液は、陽極チャンバー１０４及び陰極チャンバー１０６を通して再循環した場合に濃縮されるほどには濃縮されない。これは、希釈アルカリ溶液及び希釈塩素溶液を要求に応じて生成する能力を提供する。さらに、中和チャンバー１０８は、希釈塩素溶液が、塩素ガスが形成される場合があるｐＨレベルまで低下することを防止するように構成される。
【0088】
ＥＣＡシステム８００の試験が実施され、試験の結果が表６に示され、チャートが図１２Ｆに示される。ＥＣＡシステム８００が単一パスシステムであるため、ＥＣＡシステム８００の試験は、ｐＨ７．５〜ｐＨ４．０の溶液についての２つの運転、すなわち、（１）陰極１１６がパワーオンされ、中和陰極１１８がパワーオフされた状態の生産のみの運転、及び、（２）陰極１１６及び１１８がともにパワーオンされた状態の生産及び中和運転を含む。生産のみの運転において、ＥＣＡシステム８００の１９分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が１９５ｐｐｍまで上がった。生産及び中和運転において、ＥＣＡシステム８００の２１分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が３２５ｐｐｍまで上がった。したがって、中和陰極１１８を活性化することは、時間を１０．５％増加させるだけで、活性Ｃｌ２の濃度を６６．７％増加させた。
【0089】
【表6】
【0090】
図８Ｂには、図８Ａに示すＥＣＡシステム８００のハイブリッド再循環バージョンであるＥＣＡシステム８００’が示される。特に、ＥＣＡシステム８００’は、中和再循環経路１７０を備える。中和再循環経路１７０は、塩素溶液を塩素溶液タンク１２０から中和チャンバー１０８まで戻すように構成される。塩素溶液は、中和チャンバー１０８を通過し、その後、陽極戻りライン１２８を介して塩素溶液タンク１２０に戻り得る。ＥＣＡシステム８００’は、塩水を、陽極チャンバー１０４に１回通過させる一方で、結果として得られる塩素溶液を、中和チャンバー１０８に複数回通過させることが可能である。これの効果は、中和チャンバー１０８に１回通過させることで上げることのできる塩素溶液のｐＨレベルに比べて、更に一層塩素溶液のｐＨレベルを上げることである。
【0091】
塩素溶液内の塩素の濃度レベルが特定のレベルまで上がると、塩素溶液は腐食性になり得る。腐食性塩素溶液は、ＥＣＡシステムの構成要素に対する損傷又はＥＣＡシステムの動作の停止を引起し得る。ＥＣＡシステム８００’等のハイブリッド再循環ＥＣＡシステムの１つの利益は、塩素溶液の塩素の腐食レベルの回避である。例えば、ＥＣＡシステム８００’において、陽極チャンバー１０４内で生成される塩素溶液は、腐食性になるほどに十分に高い塩素の濃度を有せず、塩素溶液は、中和チャンバー１０８を複数回通過して、塩素溶液の酸性度を減少させ得る。実際には、ハイブリッド再循環ＥＣＡシステムにおいて中和チャンバーを通して塩素溶液を再循環させることによってｐＨレベルを増加させるこの利益は、本明細書で述べるＥＣＡシステム１００、５００、６００、及び７００等のフル再循環ＥＣＡシステムによっても達成され得る。
【0092】
図９Ａには、図５に示すＥＣＡシステム５００の変形である単一パスＥＣＡシステム９００が示される。ＥＣＡシステム９００は、陽極チャンバー５０４、陰極チャンバー５０６、中和チャンバー５０８、及び塩水チャンバー５５０を含むチャンバーセル５０２を備える。塩水チャンバー５５０は、第１の膜５１０によって陰極チャンバー５０６から分離され、陽極チャンバー５０４は、第２の膜５１２によって中和チャンバー５０８から分離され、陽極チャンバー５０４は、第３の膜５５２によって塩水チャンバー５５０から分離される。陽極チャンバー５０４は陽極５１４を含み、陰極チャンバー５０６は陰極５１６を含み、中和チャンバー５０８は中和陰極５１８を含む。
【0093】
ＥＣＡシステム９００は、塩素溶液タンク５２０も備える。ＥＣＡシステム５００と対照的に、ＥＣＡシステム９００は、生水又は軟水を陽極チャンバー５０４内に運ぶように構成される水供給ライン９２２を備える。ＥＣＡシステム５００と同様に、塩素溶液供給ライン５２４は、塩素溶液タンク５２０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。中和供給ライン５４０は、陽極チャンバー５０４から出る陽極電解質を中和チャンバー５０８まで運ぶように構成される。陽極戻りライン５２８は、中和チャンバー５０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク５２０まで戻すように構成される。
【0094】
ＥＣＡシステム９００は、アルカリ溶液タンク５３０も備える。ＥＣＡシステム５００と対照的に、ＥＣＡシステム９００は、生水又は軟水を、陰極チャンバー５０６内に運ぶように構成される水供給ライン９３２を備える。ＥＣＡシステム５００と同様に、アルカリ溶液供給ライン５３４は、アルカリ溶液タンク５３０から出るアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極戻りライン５３８は、陰極チャンバー５０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク５３０まで運ぶように構成される。ＥＣＡシステム９００は、塩水を外部塩水タンク５５６から塩水チャンバー５５０内に運ぶように構成される塩水供給ライン５５４も備える。塩水戻りライン５５８は、塩水を塩水チャンバー５５０から除去するように構成される。幾つかの実施形態において、塩水戻りライン５５８は、塩水チャンバー５５０から出る塩水を運び、その塩水を外部塩水タンク５５６に戻すように構成される。
【0095】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム９００の動作はＥＣＡシステム５００の動作と同様である。しかし、ＥＣＡシステム９００において、水供給ライン９２２は、ＥＣＡシステム５００において塩水供給ライン５２２によって塩素溶液タンク５２０に運ばれる塩水の代わりに、陽極チャンバー５０４内に生水又は軟水を運ぶ。さらに、塩水は、外部塩水タンク５５６から塩水チャンバー５５０を通って外部塩水タンク５５６まで戻って循環する。塩水が塩水チャンバー５５０を通って流れる際、第３の膜５５２は、塩水からのＣｌ−を塩水チャンバー５５０から陽極チャンバー５０４内に通過させる。陽極チャンバー５０４内のＣｌ−は、陽極半セル反応（１）に従って次亜塩素酸に変換される。
【0096】
図９Ａに示す実施形態において、ＥＣＡシステム９００は、陽極電解質又は陰極電解質のいずれの再循環経路も有しない。そのため、塩水は、陽極チャンバー５０４を１回通過して、陽極電解質（すなわち、希釈塩素溶液）を形成するが、陽極電解質は、陽極チャンバー５０４を再び通るように循環しない。同様に、水は、陰極チャンバー５０６を１回通過して、陰極電解質（すなわち、希釈アルカリ溶液）を形成するが、陰極電解質は、陰極チャンバー５０６を再び通るように循環しない。塩水が陽極チャンバー５０４を１回通過し、水が陰極チャンバー５０６を１回通過するため、結果として得られる塩素溶液及びアルカリ溶液は、陽極チャンバー５０４及び陰極チャンバー５０６を通して再循環した場合に濃縮されるほどには濃縮されない。これは、希釈アルカリ溶液及び希釈塩素溶液を要求に応じて生成する能力を提供する。さらに、中和チャンバー５０８は、希釈塩素溶液が、塩素ガスが形成される場合があるｐＨレベルまで低下することを防止するように構成される。
【0097】
ＥＣＡシステム９００の試験が実施され、試験の結果が表７に示され、チャートが図１２Ｇに示される。ＥＣＡシステム９００が単一パスシステムであるため、ＥＣＡシステム９００の試験は、ｐＨ７．５〜ｐＨ４．０の溶液についての２つの運転、すなわち、（１）陰極５１６がパワーオンされ、中和陰極５１８がパワーオフされた状態の生産のみの運転、及び、（２）陰極５１６及び５１８がともにパワーオンされた状態の生産及び中和運転を含む。生産のみの運転において、ＥＣＡシステム９００の１７分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が２３５ｐｐｍまで上がった。生産及び中和運転において、ＥＣＡシステム９００の２０分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が３４０ｐｐｍまで上がった。したがって、中和陰極５１８を活性化することは、時間を１７．６％増加させるだけで、活性Ｃｌ２の濃度を４４．７％増加させた。
【0098】
【表7】
【0099】
図９Ｂには、図９Ａに示すＥＣＡシステム９００のハイブリッド再循環バージョンであるＥＣＡシステム９００’が示される。特に、ＥＣＡシステム９００’は、中和再循環経路５７０を備える。中和再循環経路５７０は、塩素溶液を塩素溶液タンク５２０から中和チャンバー５０８まで戻すように構成される。塩素溶液は、中和チャンバー５０８を通過し、その後、陽極戻りライン５２８を介して塩素溶液タンク５２０に戻り得る。ＥＣＡシステム９００’は、水及び塩水を、陽極チャンバー５０４に１回通過させる一方で、結果として得られる塩素溶液を、中和チャンバー５０８に複数回通過させることが可能である。これの効果は、中和チャンバー５０８に１回通過させることで上げることのできる塩素溶液のｐＨレベルに比べて、更に一層塩素溶液のｐＨレベルを上げることである。
【0100】
図９Ｂに示す実施形態の１つの利益は、塩素溶液内に残る低レベルの未反応Ｃｌ−である。水が陽極チャンバー５０４を１回のみ通過するため、塩（ＮａＣｌ）が塩水から水の中に塩水チャンバー５５０から膜５５２を通して拡散する唯一の機会が存在する。通常動作中、陽極チャンバー５０４における陽極５１４からの反応は、完全に効率的ではなく、陽極チャンバー５０４を出る塩素溶液は、或る程度の未反応Ｃｌ−を含む。未反応Ｃｌ−の量が増加するにつれて、塩素溶液の腐食性もまた増加する。未反応Ｃｌ−のこの蓄積は、塩素溶液が陽極チャンバー５０４を再び通るように再循環する再循環システムにおいて起こる場合がある。しかし、ＥＣＡシステム９００’において、塩素溶液は、陽極チャンバー５０４を再び通るように再循環しない。ＥＣＡシステム９００’は、実際に、塩素溶液を、中和チャンバー５０８を再び通るように再循環させて、塩素溶液のｐＨを更に増加させるという利点を得るが、中和チャンバー５０８を再び通る塩素溶液の再循環は、塩素溶液内の未反応Ｃｌ−の量を増加させず、また、活性塩素への変換によって未反応Ｃｌ−の量を更に一層減少させる。こうして、ＥＣＡシステム９００’によって生産される塩素溶液は、低レベルの腐食性を有し、これにより、ＥＣＡシステム９００’自体及び塩素溶液を使用してクリーニングされる任意のものに対する腐食効果を低減する。
【0101】
図１０Ａには、図６に示すＥＣＡシステム６００の変形である単一パスＥＣＡシステム１０００が示される。ＥＣＡシステム１０００は、陽極チャンバー６０４及び陰極チャンバー６０６を含むチャンバーセル６０２を備える。陽極チャンバー６０４は、膜６１０によって陰極チャンバー６０６から分離される。陽極チャンバー６０４は陽極６１４を含み、陰極チャンバー６０６は陰極６１６を含む。ＥＣＡシステム１０００は、中和セル６６０も備える。中和セル６６０は中和チャンバー６０８を含む。中和陰極６１８は中和チャンバー６０８内に位置する。中和陽極６６２は、同様に中和チャンバー６０８内に位置する。
【0102】
ＥＣＡシステム１０００は、塩素溶液タンク６２０も備える。ＥＣＡシステム６００と対照的に、ＥＣＡシステム１０００は、塩水を外部供給源（例えば、塩水タンク）から陽極チャンバー６０４内に運ぶように構成される塩水供給ライン１０２２を備える。ＥＣＡシステム６００と同様に、塩素溶液供給ライン６２４は、塩素溶液タンク６２０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。中和供給ライン６４０は、陽極チャンバー６０４から出る陽極電解質を中和チャンバー６０８まで運ぶように構成される。陽極戻りライン６２８は、中和チャンバー６０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク６２０まで運ぶように構成される。
【0103】
ＥＣＡシステム１０００は、アルカリ溶液タンク６３０も備える。ＥＣＡシステム６００と対照的に、ＥＣＡシステム１０００は、軟水を外部供給源（例えば、水タンク）から陰極チャンバー６０６内に運ぶように構成される水供給ライン１０３２を備える。ＥＣＡシステム６００と同様に、アルカリ溶液供給ライン６３４は、アルカリ溶液タンク６３０からのアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極戻りライン６３８は、陰極チャンバー６０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク６３０まで運ぶように構成される。
【0104】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム１０００の幾つかの部分は、ＥＣＡシステム６００内のその同等物と同様な方法で動作するように構成される。一例において、再循環する陽極電解質は、陽極チャンバー６０４を出た後に中和チャンバー６０８を通過して、陽極電解質のｐＨレベルを安全レベルに（例えば、約ｐＨ４を超えて）維持する。別の例において、水は、アルカリ溶液タンク６３０から陰極チャンバー６０６まで循環して、陰極電解質に変換される。別の例において、中和チャンバー６０８は、陽極チャンバー６０４及び陰極チャンバー６０６が位置するチャンバーセル６０２内に位置しない。
【0105】
図１０Ａに示す実施形態において、ＥＣＡシステム１０００は、陽極電解質又は陰極電解質のいずれの再循環経路も有しない。そのため、塩水は、陽極チャンバー６０４を１回通過して、陽極電解質（すなわち、希釈塩素溶液）を形成するが、陽極電解質は、陽極チャンバー６０４を再び通るように循環しない。同様に、水は、陰極チャンバー６０６を１回通過して、陰極電解質（すなわち、希釈アルカリ溶液）を形成するが、陰極電解質は、陰極チャンバー６０６を再び通るように循環しない。塩水が陽極チャンバー６０４を１回通過し、水が陰極チャンバー６０６を１回通過するため、結果として得られる塩素溶液及びアルカリ溶液は、陽極チャンバー６０４及び陰極チャンバー６０６を通して再循環した場合に濃縮されるほどには濃縮されない。これは、希釈アルカリ溶液及び希釈塩素溶液を要求に応じて生成する能力を提供する。さらに、中和チャンバー６０８は、希釈塩素溶液が、塩素ガスが形成される場合があるｐＨレベルまで低下することを防止するように構成される。
【0106】
ＥＣＡシステム１０００の試験が実施され、試験の結果が表８に示され、チャートが図１２Ｈに示される。ＥＣＡシステム１０００が単一パスシステムであるため、ＥＣＡシステム１０００の試験は、ｐＨ７．５〜ｐＨ４．０の溶液についての２つの運転、すなわち、（１）陰極６１６がパワーオンされ、中和陰極６１８がパワーオフされた状態の生産のみの運転、及び、（２）陰極６１６及び６１８がともにパワーオンされた状態の生産及び中和運転を含む。生産のみの運転において、ＥＣＡシステム１０００の１５分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が２０５ｐｐｍまで上がった。生産及び中和運転において、ＥＣＡシステム１０００の１８分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が３２０ｐｐｍまで上がった。したがって、中和陰極６１８を活性化することは、時間を２０．０％増加させるだけで、活性Ｃｌ２の濃度を５６．１％増加させた。
【0107】
【表8】
【0108】
図１０Ｂには、図１０Ａに示すＥＣＡシステム１０００のハイブリッド再循環バージョンであるＥＣＡシステム１０００’が示される。特に、ＥＣＡシステム１０００’は、中和再循環経路６７０を備える。中和再循環経路６７０は、塩素溶液を塩素溶液タンク６２０から中和チャンバー６０８まで戻すように構成される。塩素溶液は、中和チャンバー６０８を通過し、その後、陽極戻りライン６２８を介して塩素溶液タンク６２０に戻り得る。ＥＣＡシステム１０００’は、水及び塩水を、陽極チャンバー６０４に１回通過させる一方で、結果として得られる塩素溶液を、中和チャンバー６０８に複数回通過させることが可能である。これの効果は、中和チャンバー６０８に１回通過させることで上げることのできる塩素溶液のｐＨレベルに比べて、更に一層塩素溶液のｐＨレベルを上げることである。
【0109】
図１１Ａには、図７に示すＥＣＡシステム７００の変形である単一パスＥＣＡシステム１１００が示される。ＥＣＡシステム１１００は、陽極チャンバー７０４、陰極チャンバー７０６、及び塩水チャンバー７５０を含むチャンバーセル７０２を備える。陰極チャンバー７０６は、第１の膜７１０によって塩水チャンバー７５０から分離され、陽極チャンバー７０４は、第２の膜７５２によって塩水チャンバー７５０から分離される。陽極チャンバー７０４は陽極７１４を含み、陰極チャンバー７０６は陰極７１６を含む。ＥＣＡシステム１１００は、中和チャンバー７０８を含む中和セル７６０も備える。中和陽極７６２及び中和陰極７１８は中和チャンバー７０８内に位置する。
【0110】
ＥＣＡシステム１１００は、塩素溶液タンク７２０も備える。ＥＣＡシステム７００と対照的に、ＥＣＡシステム１１００は、生水又は軟水を外部供給源（例えば、水タンク）から陽極チャンバー７０４内に運ぶように構成される水供給ライン１１２２を備える。ＥＣＡシステム７００と同様に、塩素溶液供給ライン７２４は、塩素溶液タンク７２０からの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。中和供給ライン７４０は、陽極チャンバー７０４から出る陽極電解質を中和チャンバー７０８まで運ぶように構成される。陽極戻りライン７２８は、中和チャンバー７０８から出る陽極電解質を塩素溶液タンク７２０まで運ぶように構成される。
【0111】
ＥＣＡシステム１１００は、アルカリ溶液タンク７３０も備える。ＥＣＡシステム７００と対照的に、ＥＣＡシステム１１００は、軟水を外部供給源（例えば、水タンク）から陰極チャンバー７０６内に運ぶように構成される水供給ライン１１３２を備える。ＥＣＡシステム７００と同様に、アルカリ溶液供給ライン７３４は、アルカリ溶液タンク７３０から出るアルカリ溶液を外部目的地（例えば、洗浄機）まで運ぶように構成される。陰極戻りライン７３８は、陰極チャンバー７０６から出る陰極電解質をアルカリ溶液タンク７３０まで運ぶように構成される。
【0112】
ＥＣＡシステム１１００は、塩水を外部塩水タンク７５６から塩水チャンバー７５０内に運ぶように構成される塩水供給ライン７５４も備える。塩水戻りライン７５８は、塩水を塩水チャンバー７５０から除去するように構成される。幾つかの実施形態において、塩水戻りライン７５８は、塩水チャンバー７５０から出る塩水を運び、その塩水を外部塩水タンク７５６に戻すように構成される。これは、塩水が、外部塩水タンク７５６から塩水チャンバー７５０を通って外部塩水タンク７５６まで戻って循環することを可能にする。塩水が塩水チャンバー７５０を通って流れる際、第２の膜７５２は、塩水からのＣｌ−を塩水チャンバー７５０から陽極チャンバー７０４内に通過させる。陽極チャンバー７０４内のＣｌ−は、陽極半セル反応（１）に従って次亜塩素酸に変換される。こうして、次亜塩素酸は、塩素溶液タンク７２０内に塩水を導入することなく陽極チャンバー７０４内で発生する。
【0113】
幾つかの実施形態において、ＥＣＡシステム１１００の幾つかの部分は、ＥＣＡシステム７００内のその同等物と同様な方法で動作するように構成される。一例において、陽極電解質は、陽極チャンバー７０４を出た後に中和チャンバー７０８を通過して、陽極電解質のｐＨレベルを安全レベルに維持する。別の例において、水は、陰極チャンバー７０６を通過して、陰極電解質に変換される。別の例において、中和チャンバー７０８は、陽極チャンバー７０４及び陰極チャンバー７０６が位置するチャンバーセル７０２内に位置しない。
【0114】
図１１Ａに示す実施形態において、ＥＣＡシステム１１００は、陽極電解質又は陰極電解質のいずれの再循環経路も有しない。そのため、水は、陽極チャンバー７０４を１回通過して、第２の膜７５２を通過するＣｌ−を有する陽極電解質（すなわち、希釈塩素溶液）を形成するが、陽極電解質は、陽極チャンバー７０４を再び通るように循環しない。同様に、水は、陰極チャンバー７０６を１回通過して、陰極電解質（すなわち、希釈アルカリ溶液）を形成するが、陰極電解質は、陰極チャンバー７０６を再び通るように循環しない。陽極電解質が陽極チャンバー７０４を通って再循環せず、水が陰極チャンバー６０６を１回通過するため、結果として得られる塩素溶液及びアルカリ溶液は、陽極チャンバー７０４及び陰極チャンバー７０６を通して再循環した場合に濃縮されるほどには濃縮されない。これは、希釈アルカリ溶液及び希釈塩素溶液を要求に応じて生成する能力を提供する。さらに、中和チャンバー７０８は、希釈塩素溶液が、塩素ガスが形成される場合があるｐＨレベルまで低下することを防止するように構成される。
【0115】
ＥＣＡシステム１１００の試験が実施され、試験の結果が表９に示され、チャートが図１２Ｉに示される。ＥＣＡシステム１１００が単一パスシステムであるため、ＥＣＡシステム１１００の試験は、ｐＨ７．５〜ｐＨ４．０の溶液についての２つの運転、すなわち、（１）陰極７１６がパワーオンされ、中和陰極７１８がパワーオフされた状態の生産のみの運転、及び、（２）陰極７１６及び７１８がともにパワーオンされた状態の生産及び中和運転を含む。生産のみの運転において、ＥＣＡシステム１１００の１７分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が２４５ｐｐｍまで上がった。生産及び中和運転において、ＥＣＡシステム１１００の２５分間の動作後、ｐＨレベルが４．０まで低下し、活性Ｃｌ２の濃度が３３５ｐｐｍまで上がった。したがって、中和陰極７１８を活性化することは、時間を４７．１％増加させるだけで、活性Ｃｌ２の濃度を３６．７％増加させた。
【0116】
【表9】
【0117】
図１１Ｂには、図１１Ａに示すＥＣＡシステム１１００のハイブリッド再循環バージョンであるＥＣＡシステム１１００’が示される。特に、ＥＣＡシステム１１００’は、中和再循環経路７７０を備える。中和再循環経路７７０は、塩素溶液を塩素溶液タンク７２０から中和チャンバー７０８まで戻すように構成される。塩素溶液は、中和チャンバー７０８を通過し、その後、陽極戻りライン７２８を介して塩素溶液タンク７２０に戻り得る。ＥＣＡシステム１１００’は、水及び塩水を、陽極チャンバー７０４に１回通過させる一方で、結果として得られる塩素溶液を、中和チャンバー７０８に複数回通過させることが可能である。これの効果は、中和チャンバー７０８に１回通過させることで上げることのできる塩素溶液のｐＨレベルに比べて、更に一層塩素溶液のｐＨレベルを上げることである。
【0118】
図１１Ｂに示す実施形態の１つの利益は、塩素溶液内に残る低レベルの未反応Ｃｌ−である。水が陽極チャンバー７０４を１回のみ通過するため、塩（ＮａＣｌ）が塩水から水の中に塩水チャンバー７５０から膜７５２を通して拡散する唯一の機会が存在する。通常動作中、陽極チャンバー７０４における陽極７１４からの反応は、完全に効率的ではなく、陽極チャンバー７０４を出る塩素溶液は、或る程度の未反応Ｃｌ−を含む。未反応Ｃｌ−の量が増加するにつれて、塩素溶液の腐食性もまた増加する。未反応Ｃｌ−のこの蓄積は、塩素溶液が陽極チャンバー７０４を再び通るように再循環する再循環システムにおいて起こる場合がある。しかし、ＥＣＡシステム１１００’において、塩素溶液は、陽極チャンバー７０４を再び通るように再循環しない。ＥＣＡシステム１１００’は、実際に、塩素溶液を、中和チャンバー７０８を再び通るように再循環させて、塩素溶液のｐＨを更に増加させるという利点を得るが、中和チャンバー７０８を再び通る塩素溶液の再循環は、塩素溶液内の未反応Ｃｌ−の量を増加させず、また、活性塩素への変換によって未反応Ｃｌ−の量を更に一層減少させる。こうして、ＥＣＡシステム１１００’によって生産される塩素溶液は、低レベルの腐食性を有し、低レベルの腐食性は、ＥＣＡシステム１１００’自体及び塩素溶液を使用してクリーニングされる任意のものに対する腐食効果を低減する。
【0119】
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。
【0120】
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。