CN102292491B - 结合带电活化液体的清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了清洗系统(10，110，210，510，610，710，810)，并公开了一种方法，该方法包括形成带电活化液体以及用带电活化液体操作清洗系统(10，110，210，510，610，710，810)。

Description

结合带电活化液体的清洗系统

技术领域

本发明涉及清洗系统，如洗衣机、洗碟机以及水槽和龙头型清洗系统。特别地，本发明涉及结合带电活化液体的清洗系统。

背景技术

自动清洗系统技术已经极大地降低了清洁服装和物件(如衣服、盘碟和家用器皿)的用户的工作量。洗衣机通常设置为顶部装载式机器或正面装载式机器，其指定机器内部桶的方位。这些系统中的每一种例如采用水、清洁剂、搅拌、热能(如果需要)清洁衣服或其它织物。

例如，在顶部装载系统中，衣服可以与化学清洁剂一起放入滚筒中。当洗衣机运转时，水从供水管线引入滚筒。当引入足够量的水时，滚筒以振荡方式使桶旋转，以允许化学清洁剂从衣服上去除污垢、油和其它污染物。在洗涤周期完成之后，可以进行旋转周期，以从桶中去除污水。随后可以进行漂洗周期，以去除任何残留污水，之后进行一个或多个附加旋转周期，以从桶中排出使用过的水。

类似地，在洗碟机中，保持在洗碟机的内部(其也被称为桶)的盘碟和器皿经受洗涤、漂洗和干燥周期。洗涤周期通常涉及从供水管线引入热水，并将盘碟和器皿暴露至清洁剂。随后，漂洗周期在干燥之前去除污水。

化学清洁剂用在几乎所有的商用和家用衣物和盘碟清洗系统中。清洁剂可以包括多种化学药品，如表面活性剂、酶、漂白剂和磷酸盐。这种化学药品会不希望地侵蚀将被清洁的物件，这可能导致清洁过的物件的质量降低(如，褪色和腐蚀的衣服)。而且，这种化学药品增加了从这种洗衣机排出的废水的污染，这增加环境关注。因此，存在对于以减少量的清洁剂和减少体积的水来清洁物件的系统和技术的持续需求。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种清洗系统，包括清洗机器桶、构造为以电化学方式激活接收到的液体以产生电化学活化液体的电解槽以及位于电解槽的下游并构造为与电化学活化液体电接触以产生带电电化学活化液体的电极。该清洗系统还包括分配器，位于电解槽的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电电化学活化液体分配到清洗机器桶中。该清洗系统还包括至少一个控制电路，构造为在电解槽中产生电场，并且还构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。

本发明的另一个方面涉及一种清洗系统，包括清洗机器桶、可操作地连接至流体管线并构造为激活从流体管线接收到的液体以产生活化液体的流体处理部件以及位于流体处理部件的下游并构造为与活化液体电接触以产生带电活化液体的电极。该清洗系统还包括分配器，位于流体处理部件的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电活化液体分配到清洗机器桶中。该清洗系统还包括至少一个控制电路，构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。

本发明的又一个方面涉及一种操作清洗系统的方法。该方法包括激活液体以产生活化液体，以及将活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中，以形成通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的导电路径。在分配步骤期间，该方法还包括产生通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的交变电场。

附图说明

图1为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第一清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括外部电解单元。

图2为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第二清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括一对外部电解单元。

图3为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第一清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括内部电解单元。

图4为图示清洗系统的第一电解单元的示意图，该第一电解单元包括电解槽，该电解槽包括具有离子交换膜的双室配置。

图5为图示清洗系统的第二电解单元的示意图，该第二电解单元包括电解槽，该电解槽包括不具有离子交换膜的单室配置。

图6A-6C为施加至根据本发明的示例性方面的清洗系统中的电穿孔电极的电压起伏图的波形示意图的例子。

图7A为图示为带电输出在分配器和表面之间形成的导电路径的例子的示意图。

图7B为图示电穿孔机构的例子的示意图，其中，悬浮在介质中的槽经受电场。

图7C为图示具有由电穿孔作用膨胀的微孔的槽隔膜的例子的示意图。

图8为与水槽配置一起使用的第一水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括外部电解单元。

图9为与水槽配置一起使用的第二水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括一对外部电解单元。

图10为与水槽配置一起使用的第三水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括固定至喷雾器流体管线的外部电解单元。

图11为与水槽配置一起使用的第四水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括集成电解单元。

图12为水龙头组件的与水龙头组件的致动器一起使用的示意图。

具体实施方式

此外，接下来的描述分成具有一个或多个节标题的多节。提供这些节和标题用于容易理解，且不是要限制本发明的在特定节和/或节标题中关于特定例子和/或实施方式讨论的一个或多个方面，所述特定例子和/或实施方式结合至、应用于和/或用在在其它节和/或节标题中描述的其它特定例子和/或实施方式中。一个或多个例子的元件、特征和其它方面可以与本文中描述的一个或多个其它例子的元件、特征和其它方面结合和/或互换。

本发明的方面涉及采用活化液体(如电化学活化(EA)液体和/或化学活化液体)的清洗系统和操作清洗系统的方法，其中活化液体可以包括碱性液体和酸性液体的混合物，并且其中活化液体还期望包括用于增强的消毒特性的电势。如下文所讨论的那样，与对应的非活化液体相比，带电活化液体增加清洗系统的清洁效率。在一个例子中，这允许降低在洗涤周期期间将使用的清洁剂的浓度，或者可以消除清洁剂的使用。

清洁剂的减少或消除相对地减少对洗涤过的衣服，盘碟和器皿的化学侵蚀，并且可以降低在残留废液中去除的化学药品的浓度。而且，带电活化液体的增加的清洁效率还可以降低进行洗涤和/或漂洗循环所要求的液体的总量。带电活化液体的接下来的讨论是参照水(如，带电活化水)进行的，可理解的是，本发明的带电活化液体可以从多种不同的液体获得。

衣服和盘碟清洗系统

如图1所示，清洗系统10包括洗衣机12、液体源14和16以及电解单元18。在该非限制性例子中，洗衣机12为用于采用来自液体源14的第一液体(如，热或冷水)和来自液体源16的第二液体(如，热或冷水)清洗衣物的洗衣机。洗衣机12包括机壳20、旋转桶22、控制面板24、液体进口26和28、进口阀单元30、控制器31、流体管线32和分配器34，它们可以为常规洗衣机的部件。因此，机壳20为洗衣机12的外壳，其保持旋转桶22和控制面板24。

希望旋转桶22为构造为在清洁过程中容纳和保持衣物的单元。在该例子中，旋转桶22构造为顶部装载式桶，但可以以其它配置构造，如前端装载式桶。如下文所讨论的那样，旋转桶22接收用于在一个或多个洗涤和/或漂洗周期期间使用的带电EA。液体进口26和28为穿过机壳20的开口，用于接收流体管线(如，流体软管)，从而将接收到的液体引导至进口阀单元30。进口阀单元30为调节单元，其构造为接收和任选地合并来自液体源14和16的液体流(如，热水和冷水)。进口阀单元30随后可以基于从控制器31接收到的信号调节至流体管线32的合并流的流量。

控制器31为电子控制器，其构造为管理洗衣机12的系统操作，如旋转桶22的旋转和通过进口阀单元30的流量。如图1所示，进口阀单元30经由通信线路35与控制器31电通信。合并的液体流可以经由流体管线32传递至分配器34，其中分配器34在洗涤和漂洗周期将合并的液体流分配到旋转桶22中。洗衣机12还可以包括用于操作的多种附件部件(未示出)，如搅拌器/旋转发动机和滑轮总成、液泵、排水管线、过滤器和其它常规部件。

液体源14和16可以为任何合适的液体供给源，如热水和冷水管线或储存容器。在示出的实施方式中，液体源12经由流体管线36连接至电解单元18，电解单元18相应地经由流体管线38连接至液体进口26。在该实施方式中，液体源16可以经由流体管线40直接连接至液体进口28。

电解单元18为电动的、流体处理部件，其可以固定至液体源14和进口管线26之间的位于洗衣机12上游的任何适合的位置。如下文所讨论的那样，在可替换实施方式中，一个或多个电解单元(如，电解单元18)可以位于液体进口26、液体进口28、进口阀单元30、流体管线32和分配器34中的一个或多个的上游或下游的多个不同位置。如本文中所使用的那样，术语″上游″和“下游”涉及相对于通过本发明的清洗系统(如，清洗系统10)的液体(如，水)的流动的位置。

在图1中示出的实施方式中，电解单元18为外部单元，其可以集成在洗衣机12和液体源14之间，从而允许电解单元18与常规洗衣机和家用或商用供水管线一起使用。例如，电解单元18可以为可连接至洗衣机12的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路41电连接外部电源(未示出)。

电解单元18包括壳体42，控制电子元件44，电解槽46和电极48，其中壳体42可以安装在洗衣机12和液体源14之间的任何合适的位置处，用于保护控制电子元件44和电解槽46免受外部条件影响。如进一步示出的那样，流体管线36将水(如，热或冷水)供给至电解单元18的进口管线，电解单元18的进口管线相应地将接收到的水分成一对分流，并将所述分流引导至电解槽46。在另一个示例中，可以在电解槽46内分开所述分流。

控制电子元件44管理电解单元18的操作，并构造为在运行期间将来自电力线路41的电力(经由电力线路46a)传递至电解槽46，并(经由电力线路48a)传递至电极48。例如，在一种实施方式中，控制电子元件44可以与控制器31电通信，使得控制器31可以基于通过进口阀单元30的流量管理控制电子元件44给电解槽46和电极48通电和断电。在可替换实施方式中，控制电子元件44可以独立于控制器31运行，如具有独立的致动器，该致动器控制控制电子元件44给电解槽46和电极48通电和断电。在其它可替换实施方式中，控制电子元件4可以与固定至液体源14、流体管线36和/或流体管线38的一个或多个流量监测器(未示出)电通信。在这种实施方式中，流量监测器可以控制水何时流过流体管线36和/或流体管线38，从而允许控制电子元件44基于水流量给电解槽46和电极48通电和断电。

电解槽46为流体处理槽，其适于在至少一个阳极电极和至少一个阴极电极之间的液体上施加电场。适合电解槽46的槽可以具有任何合适数量的电极，以及任何适合数量的用于包含水的室。如下文所讨论的那样，电解槽46可以包括位于阳极电极和阴极电极之间的一个或多个离子交换膜，或者可以构造为不具有离子交换膜。电解槽46可以具有多种不同的结构，如，但不限于在美国专利申请No.12/639,622和No.12/639,628中披露的结构。在可替换实施方式中，电解单元18可以包括多个电解槽46，其以串联和/或并联配置运行，以电化学方式激活水。

如上所述，水可以通过进口管线供给至电解槽46，该进口管线在进入电解槽46之前分开水流。可替换地，水在进入电解槽46之后可分开。在可替换实施方式中，水可以作为单个流直接从流体管线36进入电解槽46。当水流过电解槽46时，施加在电解槽46中的水上的电场以电化学方式激活水，这通过在电路的一侧收集正离子(即，阳离子，H⁺)和在相对侧收集负离子(即，阴离子，OH^-)而将水分离。如下文所讨论的那样，具有阳离子的水由此呈现酸性，具有阴离子的水相应地呈现碱性。

电极48为电导体、引线、探针或其它电子元件，其沿着流体管线38定位，以电接触流过流体管线38的EA水，并在流过流体管线38的EA水中给予、导致或以其它方式形成例如相对于接地的电势。如果流出分配器34的水例如已经带有电荷，则这种电势例如可以为在水输出中的分离的或额外的电势。

在图1中示出的例子中，电极48沿着流体管线38定位并构造为与流过流体管线38的水进行电接触。在可替换实施方式中，电极48可以位于沿着从电解槽46至分配器34的水流径的任何位置处，如电解槽46的下游、分配器34的上游或结合在分配器34中。例如，电极48可以为分配器34的整体部件，电力线路48a可以延伸穿过机壳20至电解单元18中的控制电子元件44。如本文中所使用的那样，关于电极为分配器34的整体部件，术语″整体部件″包括其中电极包括固定至分配器的一个或多个部件的实施方式，以及其中电极的至少一部分被与分配器一起制成单个部件的实施方式。照这样，在其中电极为分配器34的整体部件的实施方式中，电极48构造为与流过分配器38的水进行电接触。

而且，希望电隔离电极48下游的流径，以降低至带电EA水从分配器34分配之前接地的程度。在示出的实施方式中，电极48不具有相反极性的对应返回电极。而且，在其它实施方式中，多于一个的电导体、引线或其它电子部件或其组合可以用来给予、导致或以其它方式引起水具有电势。

如下文所讨论的那样，由电极48产生和/或补充的电势可以施加至正用旋转桶22中的分配的水清洗的物件的表面上的微生物。而且，如果电荷供给具有足够的大小，这种电荷会通过诸如电穿孔和/或电液压冲击对微生物引起不可逆转的损坏、破坏或消除。这在使用期间增强了从分配器34分配的水的消毒特性。

因此，在洗涤或漂洗循环期间，经由供给管线36和电解单元18的进口管线将水从液体源14引导至电解槽46。在流过电解槽46时，液体被电化学激活并经由电解单元18的出口管线提供至流体管线38。当进入流体管线38时，EA液体的合成流混合在一起。尽管混合在一起，但酸性水和碱性水保持它们的离子特性和汽相泡沫足够的时间，以帮助洗涤和/或漂洗周期。

电极48随后可以在流过流体管线38的混合EA水(和/或非电解水)中给予、导致或以其它方式引起电势。所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元30，其中带电EA液体可以与来自液体源16和流体管线40的水混合。例如，液体源14和16可以分为冷水和热水管线，其中冷水在电解单元18中经受电解处理。在可替换实施方式中，液体源14可以为热水管线，液体源16可以为冷水管线，其中热水在电解单元18中经受电解处理。

进口阀单元30可以基于洗衣机12的循环编程调节传递至流体管线32和分配器34的分离水流的相对量和流量。例如，在冷水洗涤周期中，控制器31可以控制进口阀单元30以关闭来自液体源16和流体管线40的管线，从而仅允许带电EA水流至流体管线32和分配器34。随后在洗涤周期期间可以使用从分配器34分配的带电EA水，以帮助洗涤保持的衣物。如下文所讨论的那样，带电EA水的使用增加了清洗效率，从而除了具有消毒特性之外，还允许减少或消除清洁剂。例如，带电EA水的使用可以减少所要求的洗涤和/或漂洗周期次数。而且，在一种实施方式中，带电EA水的使用可以消除对漂洗循环的需求。这例如可以允许进行单次洗涤周期，这可以在本质上减少进行洗涤操作所要求的时间和水量。

例如，本发明的清洗系统可以用来以单次洗涤循环清洗物件，不需要单独的漂洗循环。在该实施方式中，可以不采用清洁剂进行清洗操作，其中带电EA水可以从衣物上捕获污垢、油和其它污染物，如上所述。随后在旋转周期内将污水从旋转桶22中清除。由于可以不采用清洁剂进行清洗操作，例如，可以不要求单独的漂洗周期。因此，带电EA水可以仅需要分配到旋转桶22中用于单次循环，从而减少清洗衣物所要求的时间和水量。

图2图示了清洗系统110，其是至清洗系统10(图1中所示)的第二清洗系统，并且其中对应的附图标记增加″100″。如图2所示，清洗系统110还包括电解单元150和流体管线152，其中电解单元150为用于从液体源116的水产生带电EA水的第二外部电解单元。

电解单元150也是电动的、流体处理部件，其可以固定至液体源116和进口管线128之间的任何适合的位置。例如，电解单元150也可以为可连接至洗衣机112的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路153连接外部电源(未示出)。电解单元150可以以与电解单元18(图1中示出)相同的方式起作用，并且包括壳体154、控制电子元件156、电解槽158和电极160，其中壳体154可以安装在洗衣机112和液体源116之间的任何合适的位置处，用于保护控制电子元件156和电解槽158免受外部条件影响。如进一步示出的那样，流体管线140将水供给至电解单元150的进口管线，电解单元150的进口管线相应地将接收到的水分成一对分流，并将所述分流引导至电解槽158。在另一个示例中，可以在电解槽158内分开所述分流。

控制电子元件156管理电解单元150的操作，并构造为在运行期间将来自电力线路153的电力(经由电力线路158a)传递至电解槽158，并(经由电力线路160a)传递至电极160，如上为控制电子元件44(图1中所示)讨论的那样。电解槽158为流体处理槽，其适于在至少一个阳极电极和至少一个阴极电极之间的液体上施加电场，并且可以以与上文为电解槽46(图1中所示)讨论的相同的方式起作用。

电极160为电导体、引线、探针或其它电接触件，其沿着流体管线152定位，以电接触流过流体管线152的EA水，并在流过流体管线38的EA水中给予、导致或以其它方式形成例如相对于接地的电势，如上文为电极48(图1中所示)讨论的那样。在可替换实施方式中，电极160可以位于沿着从电解单元150至分配器134的水流径的任何位置处。例如，电极160可以固定至分配器134，电力线路160a可以延伸穿过机壳120至电解单元150中的控制电子元件156。而且，希望电隔离电极160下游的流径，以降低至带电EA水从分配器134分配之前接地的程度。在示出的实施方式中，电极48不具有相反极性的对应返回电极。而且，在其它实施方式中，多于一个的电导体、引线或其它电子部件或其组合可以用来给予、导致或以其它方式引起水具有电势。

在洗涤或漂洗循环期间，来自液体源14的水(如，冷水)可以在电解槽146中经受第一电解处理，以形成第一碱性流和第一酸性流。第一碱性流和第一酸性流经由电解单元118的出口管线被引导至流体管线138。当进入流体管线138时，EA液体的合成流混合在一起，如上所述。电极148随后可以在流过流体管线138的混合EA水(和/或非电解水)中给予、导致或以其它方式引起电势。所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元30。

类似地，来自液体源16的水(如，热水)可以在电解槽158中经受第二电解处理，以形成第二碱性流和第二酸性流。第二碱性流和第二酸性流经由电解单元150的出口管线被引导至流体管线152。当进入流体管线152时，EA液体的合成流混合在一起，如上所述。电极160随后可以在流过流体管线152的混合EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元130。

进口阀单元130随后可以基于来自控制器131的信号合并第一和第二带电EA水流，并将合并的带电EA水传递至流体管线132和分配器134，用在洗涤或漂洗循环中。这种配置允许来自液体源114和116的水流选择性地、彼此独立地经受电解和充电处理，以产生带电EA水流。

图3示了清洗系统310，其是至清洗系统10(图1中所示)的第三清洗系统，其中对应的附图标记增加″200″。如图3所示，清洗系统110包括代替(和/或加上)电解单元18、118和150的电解单元262。在该实施方式中，电解单元262可以为洗衣机212的内部部件，并且期望位于进口阀单元230的下游。电解单元262可以以与如上为电解单元18(图1中所示)讨论相同的方式起作用。

与外部电解单元18、118和150相比，电解单元262的位置允许电解单元262从来自进口阀单元230的合并热/冷流中产生EA水流。这允许热水和冷水流在单个电解单元中经受电解处理。而且，电解单元262的位置降低了EA水至分配器234的滞留时间。这进一步在足够多的时间内保持所产生的EA水流的离子特性和气相泡沫，以帮助洗涤和/或漂洗周期。在可替换实施方式中，可以维持EA水的碱性和酸性流的分离，直到进入旋转桶22。

在一种实施方式中，电解单元262也可以经由通信线路263与控制器231电通信，从而允许电解单元262的激活与进口阀组件230的操作一致。这种电通信对在进口阀组件230将水流引导至分配器234时调节电解单元262的操作是有利的。例如，控制器231可以构造为将由线路263将来自洗衣机212的电源(未示出)的电力传递至电解单元262的电解槽(未示出)，并经由线路248a传递至电解单元262的电极(未示出)。在一个例子中，希望电极尽可能地靠近分配器234或结合在分配器234中。分配器234构造为沿着流过分配器234的水维持导电通路。这种配置允许电解单元262的操作与洗涤和漂洗周期的不同阶段一致。希望电解单元262的电极位于流体管线232处和/或位于分配器234处，从而与其中电极固定至洗衣机212上游的流体管线(如，如图1和2所示)的实施方式相比，减小带电EA水在被分配之前行进的距离。

虽然上述清洗系统图示了用于清洗衣物的洗衣机，但这些系统也可以结合以类似的方式清洗盘碟和器皿的清洗机器。例如，虽然未要求或没有必要是优选的，带电EA液体与盘碟清洗系统一起使用可以增加干燥时间效率、减少热/能量消耗和/或降低水消耗。如上所述，带电EA液体(如，带电EA水)的使用增加了清洗系统的清洗效率，这可以减少或消除清洁剂的使用，并且还可以降低进行洗涤和/或漂洗周期所要求的液体的总量。

电解单元

图4为图示电解单元318的示意图，电解单元318为适合电解单元18、118和262的设计，其中对应的附图标记比图1中示出的实施方式增加“300”。如图4所示，电解单元318包括进口管线364a和364b、出口管线365a和365b。电解槽346还包括隔膜366，隔膜366将电解槽346分成阳极室368和阴极室370。虽然电解槽346在图4中图示为具有单个阳极室和单个阴极室，但可替换地，电解槽346可以包括由一个或多个隔膜366分开的多个阳极室和阴极室。

隔膜366为离子交换膜，如阳离子交换膜(即，质子交换膜)或阴离子交换膜。适合隔膜366的阳离子交换膜包括部分和全氟化离聚物、芳烃离聚物及其组合。适合隔膜366的商用离聚物的例子包括：来自Delaware州威尔明顿市的E.I.du Pont de Nemours and Company的商标名为″NAFION″的磺化四氟化乙烯共聚物；来自日本的Asahi Glass有限公司的商标为″FLEMION″的全氟化羧酸离聚物；来自日本的Asahi化学工业有限公司的商标名为″ACIPLEX″的全氟化羧酸离聚物及其组合。合适的隔膜的其它例子包括从New Jersey州Glen Rock的Membranes International公司可买到的那些隔膜，如CMI-7000S阳离子交换膜和AMI-7001S阴离子交换膜。

阳极室368和阴极室370分别包括阳极电极372和阴极电极374，其中隔膜366设置在阳极电极372和阴极电极374之间。阳极电极372和阴极电极374可以由任何合适的导电材料制成，如由不锈钢和/或钛制成，并且可以涂覆有一种或多种贵金属(如，铂)。在一种实施方式中，阳极电极372和/或阴极电极374至少部分地或全部由导电聚合物制成。

阳极电极372和阴极电极374每一个都可以展现多种不同的几何结构和构造，如平板、同轴板(如，用于管状电解槽)、杆及其组合；并且可以具有实心构造，或者可以具有一个或多个孔(如，金属网)。虽然阳极室368和阴极室370每一个都被图示为具有单个阳极电极372和阴极电极374，但阳极室368可以包括多个阳极电极372，阴极室370可以包括多个阴极电极374。

阳极电极372和阴极电极374可以电连接至电力线路346a的相对接线端，从而允许阳极电极372和阴极电极374经由电力线路241和控制电子元件344可操作地接收来自电源的电力。电源可以向电解槽346提供恒定直流(DC)输出电压、脉冲或以其它方式调制的直流输出电压、AC输出电压和/或脉冲或以其它方式调制的AC输出电压至阳极电极372和阴极电极374。电源可以具有任何合适的输出电压电平、电流电平、工作循环或波形。

在一种实施方式中，电源和/或控制电子元件344以相对稳定的状态施加供给至阳极电极372和阴极电极374的电压。此外，电源可以包括DC/DC转换器，其用脉宽调制(PWM)控制模式控制电压和电流输出。也可以使用其它了姓的电源，其可以是脉冲式的或不是脉冲式的，并且处于其它电压和功率范围。可以根据特定应用和/或实施方式改变参数。

在运行期间，可以将水从进口管线364a和364b供给至电解槽346，进口管线364a和364b为流体管线336的被分开的通路。流过进口管线364a的水流入阳极室368，流过进口管线364b的水流入阴极室370。施加电压势，以电化学方式激活流过阳极室368和阴极室370的水。

例如，在其中隔膜366为阳离子交换膜的实施方式中，在阳极电极372和阴极电极374之间施加DC电压势时，如施加在约5伏至约28伏的范围，或者在例如约5伏至约38伏的范围的电压势，最初存在于阳极室368中的阳离子越过隔膜366移向阴极电极374，同时阳极室368中的阴离子移向阳极电极372。然而，存在于阴极室370中的阴离子不能穿过隔膜366，因此保持被限制在阴极室370内。

结果，电解槽346可以通过至少部分地利用电解以电化学方式激活水，并且可以产生酸性阳极电解液流(如，通过进口管线365a)和碱性阴极电解液流(如，通过进口管线365b)形式的EA水。在一个示例中，阳极电解液流具有至少约+50毫伏(mV)(如，在+50mV至+1200mV的范围内)的氧化还原电位(ORP)，阴极电解液流具有至少约-50mV(如，在-50mV至-1000mV的范围内)的ORP。

如果需要，可以通过对电解槽346的结构的修改以彼此不同的比率产生阳极电解液流和阴极电解液流。例如，如果EA水的主要功能是清洁，则电解槽346可以构造为产生比阳极电解液流体积大的阴极电解液流。可替换地，例如，如果EA水的主要功能是消毒，则电解槽346可以构造为产生比阴极电解液流体积大的阳极电解液流。

此外，每个电解槽中的活性反应组分的浓度可以变化。例如，电解槽346可以具有阴极电极374对阳极电极372的3∶2表面积比，用于产生相对于阳极电解液流大的阴极电解液流体积(如，约60％阴极电解液比约40％阳极电解液)。此外，可以修改施加的电压的工作循环和/其它电特性，以修改由电解槽346产生的阴极电解液流和阳极电解液流的相对量。

通过电解槽346产生大电压和合适电流的能力对其中普通自来水被供给通过电解槽346以转化成具有增强的清洁和/或消毒特性的应用会是有好处的。普通自来水在阳极电极372和阴极电极374之间具有相对低的导电性。在一个示例中，控制电子元件344可以输出电压，该电压被控制以诸如采用直流-直流转换器实现通过电解槽346的吸引电流，电流在预定电流范围内。例如，目标吸引电流约为400毫安培。在另一个示例中，目标电流为350毫安培。在可替换实施方式中，可以采用其它电流和范围。目标吸引电流可以取决于电解槽346的几何形状、正被处理的液体的特性、液体的流量以及所产生的电化学反应的目标特性。

如在美国专利申请No.12/639,622和No.12/639,628中讨论的那样，在一些实施方式中，控制电子元件344可以施加基本恒定的、相对正电压至阳极电极372，并施加基本恒定的、相对负电压至阴极电极374。然而，周期性地，每种电压可以被暂时脉冲化至相对相反极性，以抑制水垢。在一些例子中，希望限制水垢积聚在电极表面上。在这些例子中，在第一时间周期期间，相对正电压可以施加至阳极电极372，相对负电压可以施加至阴极电极374，且在第二时间周期期间，施加至每个电极的电压可以反转。反转的电压电平可以具有与非反转电压电平相同的幅度，或者如果需要可以具有不同的幅度。

每次暂时极性切换的频率也可以根据需要选择。当反转频率增加时，水垢的量降低。然而，在每次反转时电极可能会损失少量铂(在铂涂覆电极情况中)。当反转频率降低时，水垢会增加。在一个示例中，反转之间的时间周期在约1秒至约600秒的范围内。也可以采用此范围之外的其它周期。在另一个示例中，正常极性的时间周期为至少900毫秒。可以根据需要选择电压反转采用的时间周期。在一个示例中，反转时间周期在约50毫秒至约100毫秒的范围内。也可以采用此范围之外的其它周期。

采用这些范围，例如，阳极室368可以产生基本恒定的阳极电解EA水输出，阴极室370可以产生基本恒定的阴极电解EA水输出，而不要求用阀调节流量。在现有电解系统中，复杂且昂贵的阀流量调节用来维持通过各个出口的恒定的阳极电解液流和阴极电解液流，同时仍允许极性反转，以最小化水垢。

如果阳极电极的数量不同于阴极电极的数量，如，比例为3∶2，或者如果阳极电极372的表面积不同于阴极电极374的表面积，则可以以上述方式采用施加的电压起伏图，以在所产生的EA水中产生大量的阳极电解液或阴极电解液。

已经发现，这种用于去除电极的污垢的频繁的、暂时的极性反转还会具有将经常用于电镀电极的材料(如铂)从电极表面剥离的趋势。因此，在一种实施方式中，阳极电极372和阴极电极374可以包括无镀层的电极，如金属电极或导电塑料电极。例如，电极可以为无镀层的金属网电极。

在一种示例性实施方式中，控制电子元件344还可以包括开关，其用来选择性地颠倒施加至电解槽346的波形。例如，该开关可以被设置为，在一个位置产生比阴极电解液多的阳极电解液，在另一个位置产生比阳极电解液多的阴极电解液。控制电子元件344可以监测开关位置并根据开关位置调节施加至电解槽346的电压。然而，根据电解槽346的特定应用，可以用多种不同的电压和电流起伏图驱动电解槽346的电极。

在另一个示例中，可以在指定时间周期(如，约5秒)内以一种极性驱动电极，随后在近似相同的时间周期内以反转的极性驱动该电极。由于阳极电解液和阴极电解液EA水在电解槽346的出口处混合，这种过程必然产生一部分阳极电解液EA水比一部分阴极电解液EA水。在又一个例子中，可以采用脉冲式DC电压波形驱动槽电极，其中施加至电极的极性未被反转。可以根据需要设置“开/关”时间周期和施加的电压电平。

虽然不是要受理论限制，相信与阳极电极372接触的水分子在阳极室368中被以电化学方式氧化成氧气(O₂)和氢离子(H⁺)，同时与阴极电极374接触的水分子在阴极室370中被以电化学方式还原为氢气氢气(H₂)和氢氧根离子(OH^-)。阳极室368中的氢离子被允许穿过隔膜366进入阴极室370，在阴极室370中，氢离子被还原成氢气，同时阳极室368中的氧气氧化供给的水，以在进口管线365a中形成阳极电解液流。而且，由于普通自来水通常包括氯化钠和/或其它氯化物，阳极电极372氧化存在的氯化物，以形成氯气。结果，可以产生实质量的氯，进口管线365a中的阳极电解液流的pH随着时间的过去可以逐渐变为酸性。

如注意到的那样，在施加电压势时，与阴极电极374接触的水分子被以电化学方式还原成氢气和氢氧根离子(OH^-)，同时阳极室368中的阳离子穿过隔膜366进入阴极室370。这些阳离子对于与在阴极电极374处产生的氢氧根离子相关联的电离度是可用的，同时液体中形成氢气泡沫。实质量的氢氧根离子可以随着时间积聚在阴极室370中，并与阳离子反应，以形成碱性氢氧化物。此外，氢氧化物可以保持被限制至阴极室370，因为隔膜366(作为阳离子交换膜)不允许带负电的氢氧根离子通过。因此，实质量的氢氧化物可以在阴极室370中产生，进口管线365b中的阴极电解液流的pH值随着时间的过去逐渐变为碱性。

电解槽346中的电解处理允许在阳极室368和阴极室370中出现活性反应组分的集中以及亚稳态离子和原子团的形成。电化学激活过程通常通过如电子移开(在阳极电极372处)或电子引入(在阴极电极374处)产生，这导致改变供给水的生化(包括结构、能量和催化)特性。据信供给水(阳极电解液或阴极电解液)仅靠近电极表面被激活，在电极表面处，电场强度可以达到非常高的水平。这区域可以称为电偶层(EDL)。

当电化学激活过程继续时，水偶极子通常与电场对齐，因此水分子的氢键的一部分断裂。而且，单键连接的氢原子可以在阴极电极374处结合至金属原子(如，铂原子)，单键连接的氧原子可以在阳极电极372处结合至金属原子(如，铂原子)。这些被结合的原子在对应电极的表面上沿二维方向四处扩散，直到它们参与其它反应。其它原子和多原子团也可以类似地结合至阳极电极372和阴极电极374的表面，并且随后还可以经受反应。在所述表面处产生的诸如氧(O₂)和氢(H₂)之类的分子可以作为气体进入液相水中的小空腔(如，泡沫)和/或可以由液相水变为溶剂化物。这些气相泡沫从而分散或悬浮在整个液相水中。

气相泡沫的尺寸可以根据多种因素改变，如施加至供给水的压力、供给水中的盐和其它组分的成分以及电化学激活的程度。因此，气相泡沫可以具有多种不同尺寸，包括但不限于宏观泡沫、微观泡沫、纳米泡沫和/或其混合物。在包括宏观泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括范围从约500微米至约1毫米的直径。在包括微观泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括范围从约1微米至小于约500微米的直径。在包括纳米泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括小于约1微米的直径，特别适合的平均泡径包括小于约500纳米的直径，甚至更特别适合包括小于约100纳米的直径的平均泡径。

气液界面处的表面张力由被引导离开阳极电极372和阴极电极374的分子之间的吸引产生，因为表面分子更容易被吸引至水中的分子，而不是被吸引至电极表面处的气体的分子。相反，大量水分子被沿所有方向等同地吸引。因此，为了增加可能的互作用能，表面张力使电极表面处的分子进入大量水中。

在其中产生气相纳米泡沫的实施方式中，包含在纳米泡沫(即，具有小于约1微米的直径的泡沫)中的气体也被认为在实质周期内在液相水中是稳定的，而不管它们的小直径。虽然不希望受理论限制，据信气体/液体界面处的水的表面张力在泡沫的弯曲表面接近分子尺寸时降低。这降低了纳米泡沫消散的自然趋势。

而且，由于施加在隔膜366上的电压势，纳米泡沫气体/液体界面带电。电荷引入与表面张力相反的作用力，这还减慢或防止纳米泡沫的消散。所述界面处的相似电荷的存在降低了视表面张力，电荷斥力沿与由表面张力引起的表面最小化相反的方向起作用。任何效应都会由有利于气体/液体界面的附加带电材料的存在而增加。

气体/液体界面的自然状态看起来是负性的。具有低电荷密度和/或高极化性的其它离子(如Cl^-，ClO^-，HO₂ ^-和O₂ ^-)也有利于气体/液体界面，与含水电子一样。含水基团也优选位于这种表面处。因此，据信存在于阴极电解液(即，流过阴极室370的分流)中的纳米泡沫是带负电的，但阳极电解液(即，流过阳极室368的分流)中的纳米泡沫将具有少量电荷(过多的阳离子抵消了自然的负电荷)。因此，阴极电解液纳米泡沫在流体管线338的汇合点处与阳极电解液分流混合时不可能失去它们的电荷。

此外，由于阴极电极374上的过多电势，纳米泡沫内的气体分子会变为带电(如O₂ ^-)，从而增加纳米泡沫的整体电荷。带电纳米泡沫的气体/液体界面处的表面张力可以相对于不带电纳米泡沫降低，并且它们的尺寸稳定。这可以被定性地理解为表面张力使表面最小化，而带电的表面趋向于膨胀，以最小化相似电荷之间的斥力。由多于电解要求的功率损失引起的在电极表面处的温度升高也可以通过降低局部气体溶解度来增强纳米泡沫的形成。

由于相似电荷之间的斥力随着它们隔开距离的平方增加，当泡径减小时，向外压力增加。电荷的效果是降低表面张力的影响，表面张力倾向于减小表面，而表面电荷倾向于使所述表面膨胀。因此，当这些相反作用力相等时实现平衡。例如，假设气泡(半径r)的内表面的表面电荷密度为Φ(e^-/米²)，通过解下述Navier Stokes方程可以得到向外压力(″P_out″)为：

P_out＝Φ²/2Dε₀    (方程1)

其中″D″是气泡的相对介电常数(假设同质)，″ε₀″是真空介电常数(即，8.854pF/米)。由气体上的表面张力引起的向内压力(″P_in″)为：

P_in＝2g/r P_out    (方程2)

其中″g″为表面张力(25℃下为0.07198焦耳/米²)。因此，如果这些压力相等，则气泡的半径为：

r＝0.28792ε₀/Φ².    (方程3)

因此，对于5纳米、10纳米、20纳米、50纳米和100纳米的纳米气泡直径，为零过内压计算出的电荷密度分别为0.20、0.14、0.10、0.06和0.04e^-/纳米²泡沫表面积。这种电荷密度容易采用电解槽346实现。纳米气泡半径随着气泡上的总电荷增加至2/3的功率而增加。但处于平衡的这些情况下，水在纳米气泡表面处的有效表面张力为零，气泡中的带电气体的存在增加了稳定纳米气泡的尺寸。气泡尺寸的进一步减小将不表示它将引起内压降低到大气压力以下。

在电解槽346内的多种情况中，由于表面电荷，纳米气泡可以分成甚至更小的气泡。例如，假设具有半径″r″和总电荷″q″的气泡分成两个具有相同体积和电荷(半径r1/2＝r/2^1/3，电荷q_1/2＝q/2)的气泡，并忽略气泡之间的库仑作用，由表面张力(ΔE_ST)和表面电荷(ΔE_q)引起的能量的变化的计算给出：

ΔE_ST＝+2(4πγr_1/2 ²)-4πγr²＝4πγr²(2^1/3-1)    (方程4)

和 ${\mathrm{\ΔE}}_q=-2(1/2x\frac{{(q/2)}^2}{4\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{r}_{1/2}})-1/2x\frac{q^2}{4\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_{0}r}=\frac{q^2}{8\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_{0}r}(1-2^{-2/3})$ (方程5)

如果总能量变化是负的(ΔE_ST+ΔE_q为负时发生)，则泡沫是亚稳态的，从而提供： $\frac{q^2}{8\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_{0}r}(1-2^{-2/3})+4{\mathrm{\π\γr}}^2(2^{1/3}-1)\≤0$ (方程6)

其提供了半径和电荷密度(Φ)之间的关系： $\mathrm{\Φ}=\frac{q}{{4\mathrm{\πr}}^2}\≥\sqrt{\frac{2\mathrm{\γ}{\mathrm{\ϵ}}_0}{r}\frac{(2^{1/3}-1)}{(1-2^{-2/3})}}$ (方程7)

因此，对于5纳米、10纳米、20纳米、50纳米和100纳米的纳米气泡直径，为气泡分裂计算出的电荷密度分别为0.12、0.08、0.06、0.04和0.03e^-/纳米²气泡表面积。对于相同的表面电荷密度，用于将视表面张力减小至零的泡径通常比用于将气泡分成两个的泡径大三倍。因此，纳米气泡通常将不分开，除非存在其它能量的输入。

而且，粒子表面上存在的纳米气泡由微观尺寸的气相气泡增强了粒子的拾取(pickup)，这也可以在电化学激活过程中产生。表面纳米气泡的存在还减小了可以由该动作拾取的污垢粒子的尺寸。这种拾取帮助从物件上去除污垢粒子，并防止再沉积。而且，由于采用气相纳米气泡获得的大的气体/液体表面积与体积之比，由很少的氢键保持位于该界面处的水分子，如由水的高表面张力实现的那样。由于结合至其它水分子的氢的这种减少，该界面处的水比正常的水更加具有活性，并且将更快地氢键合至其它分子，从而显示更快的水合作用。

例如，在100％的效率下，1安培的电流每秒足以产生0.5/96,485.3摩尔的氢(H₂)，这等于每秒5.18微摩尔的氢，这相应地等于在0℃的温度和1个大气压的压力下每秒5.18×22.429微升的气相氢。这还等于在20℃的温度和1个大气压的压力下每秒125微升的气相氢。当氢在大气中的分压事实上为零时，电解溶液中的氢的平衡溶解度实际上也为零，并且氢被保持在气腔(如，宏观气泡、微观气泡和/或纳米气泡)中。

假设电解溶液的流量为0.12加仑(美国)每分钟，则每秒有7.571毫升的水流过电解槽。因此，在20℃的温度和1个大气压的压力下，在包含在每升电解溶液中的气泡内存在0.125/7.571升的气相氢。这等同于每升溶液具有0.0165升的气相氢，少于从液体表面溢出的任何气相氢和消散以使液体过饱和的气相氢。

10纳米直径的纳米气泡的体积为5.24×10^-22升，在结合至疏水面时这覆盖约1.25×10^-16平方米的面积。因此，在每升溶液中，将存在约3×10^-19(在20℃的温度和1个大气压下)的气泡的最大值，结合表面覆盖约4000平方米的可能性。假设表面层例如仅仅1个分子厚，则这提供了超过50微摩尔的活性表面水分子浓度。虽然该浓度表示示例性的最大量，即使纳米气泡具有更大的体积和更大的内压，表面覆盖的潜力保持是大的。而且，为了使纳米气泡具有清洁效果，仅污垢粒子表面中的小部分需要由纳米气泡覆盖。

因此，在电化学激活过程在电解槽346产生的气相纳米气泡对于粘附至污垢粒子以转移它们的电荷是有好处的。所产生的带电的或涂覆的污垢粒子由于它们的相似电荷之间的斥力而更容易彼此分离。它们将进入容易以形成胶状悬浮体。而且，气体/水界面处的电荷与表面张力相反，从而减小其影响，因此减小后续的接触角。此外，污垢粒子的纳米气泡涂层促进了被引入的更大的有浮力的气相宏观气泡和微观气泡的拾取。此外，纳米气泡的大的表面积提供了相当多量的更高活性的水，这能够更快地水合合适的分子。

包含气相气泡(如，宏观气泡、微观气泡和纳米气泡)的EA水经由出口管线365a和365b流出电解槽346，分流可以在流体管线338处再次汇合。虽然阳极电解液流和阴极电解液流可以在用在洗涤或漂洗循环中之前混合，但它们最初不平衡且临时保持它们的电化学激活状态。如上所述，在可替换实施方式中，阳极电解液流和阴极电解液流可以分开，直到分配到旋转桶22中。因此，EA水包括分散/悬浮在液相水中的气相泡沫。这可以减少洗涤或漂洗循环期间要求的水量，并且还可以减少进行清洗操作所要求的循环次数。

图5为电解单元418的示意图，电解单元418为电解槽318(图2中示出)的替换例子，用于以电化学方式激活流过流体管线436的水，而不采用离子交换膜。电解单元418也是适合电解单元18(图1中所示)、电解单元118和150(图2中示出)以及电解单元262(图3中示出)的结构，用于以电化学方式激活用在清洗系统中的水。

如图5所示，电解单元包括电解槽446，其可以直接接合流体管线436和438，并包括反应室476、阳极电极478和阴极电极480。反应室476可以由电解槽446的壁限定，由其中放置阳极电极478和阴极电极480的容器或导管的壁限定，或者由阳极电极478和阴极电极480本身限定。适合阳极电极478和阴极电极480的材料和结构包括上文为阳极电极372和阴极电极374(图4中所示)讨论的那些。

在运行期间，经由供给管线436将水引入反应室476，将电压势施加在阳极电极478和阴极电极480之间。这以电化学方式激活水，其中水靠近或与阳极电极478和阴极电极480接触的部分以与上文为电解槽346所讨论的相同的方式产生气相泡沫。因此，流过电解槽446的水包含分散或悬浮在液相水中的气相泡沫。然而，与电解槽346相比，EA水在整个电解处理期间混合，而不是在电解槽上游或电解槽内分开且随后在电解槽内或电解槽下游重新汇合。因此，合成的EA水包含分散或悬浮在液相水中的气相气泡，这增加了液体的清洗效率，如上所述。

可替换的悬浮机制

在可替换实施方式中，可以通过除由诸如电解槽(如，电解槽346和446)之类的液体处理部件产生的EA液体之外的机制实现微生物悬浮微生物。其它悬浮机制的特定例子例如包括改变分配的水的ORP的任何机制(产生具有正ORP、负ORP或二者的组合的分配水)。例如，已经发现，可以改变普通自来水，以具有负ORP(如但不限于-50毫伏至-600毫伏)，这具有增强的清洁效应。这些增强的清洁效应例如可以用来使表面上方的微生物悬浮在分配的水中。虽然负(和/或正)ORP可以通过在此描述的电解槽实现，但它也可以通过其它机制实现，如通过使将被分配的水通过过滤器或包含改变水的ORP的材料(如沸石)的其它机构实现。

例如，在一种实施方式中，电解单元18，118，150，262，318和/或418可以用一个或多个介质容器代替，所述介质容器流体处理部件，在成分上包含用于改变流过流体管线(如，图3中示出的流体管线336和338，图4中示出的流体管线436和438)的水的ORP的一种或多种液体激活材料。适合与本发明的清洗系统一起使用的介质滤筒的例子包括在美国专利申请No.12/639,622和No.12/639,628中披露的那些。

适合用在介质中的液体激活材料的例子包括多孔材料、如多孔铝硅酸盐矿物(如，沸石)。适合用在介质中的沸石的例子包括铝矽酸盐矿物得含水和无水结构，其可以包含钠(Na)、钾(K)、铈(Ce)、钙(Ca)、钡(Ba)、锶(Sr)、锂(Li)和镁(Mg)中的一种或多种。适合用在介质1818中的沸石的例子包括方沸石、斜碱沸石、板沸石、泡沸石、透锂铝石、伯格斯石、锶沸石、菱沸石、斜发沸石、刃沸石、环晶石、钡沸石、柱沸石、毛沸石、八面沸石、镁碱沸石、十字沸石、水钙沸石、戈硅钠铝石、钠菱沸石、纤沸石、古柱沸石、重十字石、片沸石、浊沸石、插晶菱沸石、针沸石、麦钾沸石、蒙特索马石、发光沸石、中沸石、钠沸石、菱钾铝矿、副钠沸石、方碱沸石、锶碱沸石、钙十字沸石、铯榴石、钙沸石、淡红沸石、辉沸石、杆沸石、缺泥沸石、斜钙沸石、钡钙十字石、三斜钾沸石、汤河原沸石，其无水形式及其组合。商业上可用在介质中的沸石的例子包括来自NV州SandyValley市的KMI沸石公司的斜发沸石、其具有约2.3克/立方厘米的平均密度和+40网孔的额定粒径。

也可以利用非沸石材料或机制。适合用在介质中的非沸石材料的例子包括树脂、鱼眼石、白钙沸石、香花石、土磷锌铝矿、铍硅钠石、莫里铅沸石、水硅钙石、磷铍锂石、帕水钙石、葡萄石、水硅铝碱石、易变硅钙石、水磷铍钠石、雪硅钙石、磷方沸石及其组合。适合的树脂的例子包括离子交换树脂，如具有包含活性基(如，磺酸基、氨基、羧酸基和类似物)的交联芳香族结构(如交联聚苯乙烯)的那些。离子交换树脂可以设置在多种介质中，例如，如用在树脂珠中。这些非沸石矿物可以与介质中的沸石组合使用或作为介质中的沸石的替换使用。

可以以多种介质形式提供介质，如陶瓷球、小球、粉末和类似物形式提供。在被保持在介质滤筒中时，介质处理流过位于流体管线(如，流体管线336和338、流体管线436和438)之间的介质滤筒的水，从而例如通过离子交换使水具有负ORP(和/或正ORP)。希望介质给予水至少约-50mV的负ORP和/或至少约+50mV的正ORP。在另一个示例中，希望介质给予水至少约-100mV的负ORP和/或至少约+100mV的正ORP。如上所述，改变ORP允许分配的EA水悬浮粒子和微生物，如上为电解槽346和446描述的那样。

电穿孔电极

如上所述，本发明的电穿孔电极(如，电极48、148、160、348和448)为在EA水中例如给予、导致或以其它方式引起相对于接地的电势的电导体、引线、探针或其他电接触件。电穿孔电极的接下来的描述参照具有电极348的电解单元318(图4中示出)进行，可理解的是，电穿孔电极可应用于本发明的每一种实施方式。

流出电解槽346的EA水(或其他电化学处理未处理的液体)可以与电极348接触，其中电极348构造为在流过流体管线338的EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。如上所述，如果在微生物的细胞上施加的合成电场具有足够大的幅度，则该电场可以通过电穿孔和/或电液压冲击引起对微生物的不可逆转的损坏或破坏。

在一种实施方式中，电极348由导电长钉或“倒钩”形成，其可以插入穿过流体管线338的侧边，因此电极348的一部分与流过流体管线338的EA水物理接触。在可替换实施方式中，流体管线338可以至少部分地由导电材料(如金属和/或导电聚合物)制造。例如，流体管线338可以包括铜制成的部分，其电连接至电力线路348a。在示例性实施方式中，电极348与电解槽346分开并位于电解槽346的外面，且不具有对应的返回电极(如，极性相反的电极和/或表示用于电穿孔电极的电路接地的电极)。适合本发明的电穿孔电极的电极结构的其它离子包括在美国专利申请No.12/639,622和No.12/639,628中披露的那些。

电源可以构造为经由电力线路341和/或控制电子元件344将AC和/或DC电压(电压)传递至电极348，因此传递至流体管线348中的EA水。这种施加至EA水的附加电势可以例如增加在微生物上施加的电穿孔/电液压冲击。在可替换实施方式中可以采用多种电压和电压起伏图。而且，接地可以用来完成由电极348形成的电路、由分配器(如，分配器34)传递的EA水以及物件和旋转桶(如，旋转桶22)。

驱动电压起伏图的电特性可以基于设备的结构和将液体施加至微生物的方法。在一个示例中，施加至电极的驱动电压可以具有在25千赫至800千赫(KHz)范围内的频率和50伏至1000伏均方根(rms)电压。然而，施加的电流可以很低，例如但不限于0.15毫安培的量级。电压起伏图可以为DC起伏图、AC起伏图或二者的组合。电压波形可以为任何合适的类型，如方形、正弦形、三角形、锯齿形和/或任意形状(来自任意图形发生器)。在一个示例中，波形在不同波形之间顺序变化。电压势的正(或可替换地，负)侧施加至电极348，被处理表面(或空间体积)的电势例如用作电路接地(如地)。此外，波形和电压电平可以不同地影响不同的微生物。因此这些参数可以被修改以增强对特定微生物的杀灭，或者在应用期间可以变化以有效地处理多种不同的生物体。

可以施加至电极348的适合的电压的例子包括但不限于50伏rms至1000伏rms、500伏rms至700伏rms或550伏rms至650伏rms范围的AC电压。一种特定的实施方式将约600伏rms的电压施加至电极348。用于可以施加至电极348的频率的例子包括但不限于在20KHz至100KHz、25KHz至50KHz、30KHz至60KHz或约28Khz至约40KHz范围内的那些频率。一种特定实施方式以约30KHz的频率将电压施加电极348。

图6A为图示在一个特定例子中可以施加至电极348的电压起伏图的波形示意图。在该例子中，波形的形状是正弦波和方波的组合。然而，波形可以具有其它形状，如正弦波、方波或其它波形。当液体流过电极的适配器时，施加的电压具有600伏rms(约1000伏至1200伏峰间值)的AC电压，并具有约30KHz的频率。在该例子中，当设备(如，喷雾瓶)将电化学活化液体分配至将被处理的表面时，频率保持基本恒定。在另一个示例中，频率保持在约41KHz-46KHz的范围内。

在另一个示例中，在清洗系统(如，清洗系统10、110和210)将WA水分配至将被处理的表面(如，旋转桶22、122和222中的物件)时，频率在预定范围内变化。例如，控制电子元件344可以扫描在频率下限和频率上限之间的频率，如在20KHz和100KHz之间、在25KHz和50KHz之间、在30KHz和60KHz之间。

图6B为图示相对于在另一个特定例子中将电压施加至电极348的时间的频率的波形示意图。在该例子中，在三角形波形的情况下，在例如约1秒的周期内，频率从频率下限倾斜上升至频率上限，随后向回下降至频率下限。在另一个示例中，控制电路使频率在0.1秒至10秒的时间周期内从频率下限倾斜上升至频率上限(和/或从频率上限倾斜下降至频率下限)。也可以使用其他斜坡频率，并且各个斜升和斜降周期可以彼此相同或不同。由于不同的微生物可能易受到不同频率下的不可逆转的电穿孔，施加的电压的杀灭效果在不同频率之间扫描，以潜在地增加在不同的微生物上的效力。例如，扫描频率在以不同微生物的不同共振频率下施加电势中会是有效的。

在图6C中示出的例子中，频率以锯齿波形在30KHz和60KHz之间扫描。也可以采用其它波形。

图7A为图示从分配器334分配的输出376的示意图，其中输出376的各个小滴可以占据从分配器334到将被处理的表面378的不同路径。分配器334为清洗系统分配器(如，分配器34、134和234)，并包含电极348。表面378可以为清洗系统的旋转桶(如，旋转桶22、122和222)和/或保持在旋转桶中的一个或多个物件的表面，并且可以具有或不具有至地(如接地)的导电路径。当从分配器分配到旋转桶中(如，从分配器34分配到旋转桶22中，图1中所示)时，带电EA水形成导电悬浮介质，从而形成从电极348到旋转桶和/或保持在旋转桶中的任何物件的导电路径。

图7B为图示通过将输出376分配至表面378(图7A中所示)实现的电穿孔机制的例子的示意图。如上所述，已经发现分配在表面378上的输出376形成导电悬浮介质。图7B图示了施加至由来自输出376的液体从表面378悬浮的微生物的槽隔膜380的合成电场″E″。例如，分配在表面378上的输出376和液体一起形成从电极348至表面378的导电路径。

据信，从电极至EA水所施加的交替电势的添加使得被分配的输出具有明显增强的消毒作用。这种现象可以与不可逆转的电穿孔相关联。在一种特定实施方式中，交替电势看起来在600伏、28kHz时特别有效，对不同的生物体具有可变的效果。然而，在其它实施方式也可以采用其它电压和频率。

伴随着细胞死亡的电穿孔能够采用至少0.5伏的横跨膜电势实现(其中隔膜厚度例如通常为约3纳米)。取决于结构，这种电势可能要求约约10千伏/厘米或更大的脉冲。降低的电势例如在存在毒素细胞时是有效的，或者具有防止正常可逆形式的孔被再次密封的附加机制的实用性。应当注意到，虽然电穿孔通常用于较低电势时的“可逆”工具，但认识到，即使在这些条件下，通常仅小比例的细胞恢复。

细胞膜中的孔的形成通常本身不足以引起细胞死亡，因为细胞在大量隔膜消失的情况下可以存活相对长的周期。由于对细胞新城代谢状态的破坏，细胞死亡到来，这种破坏可以由材料进入细胞的电泳和电渗(毛细管电泳)运动引起。通过本身的扩散通常太低。为了实现电泳和电渗，在表面内应当消耗足够多的功率，如图7C所示。

不同的微生物具有不同的总表面电荷和电荷分布，因此将根据细胞死亡不同地彼此反应。它们也将在振荡势场中不同地反应，并且对于最大吸收将具有不同的共振频率(且因此相对于水溶液的最大运动，对它们的新陈代谢引起最大混乱)。进入运动主要取决于电势梯度。当系统共振时，出现增强的效果。

分配的水滴可以以不同的速率下降，并且在涉及快速交替电势(如，28kHz)时，时间差可能是明显的。下降速率(取决于水滴尺寸，流量和喷嘴直径)将确定落地的水滴之间的时间差，但这可能是36微秒的电势循环时间的几倍至多倍。

具有开孔的细胞更加易受带电EA水中的细胞毒素的影响，因为它们不具有至它们的入口的屏障。与交替电势共同传递的潜在细胞毒素是过氧化物、二氧化氯和其它氧化还原剂(如过氧化物、臭氧和纯态氧)以及重金属离子(如，二价铜离子和/或银离子)。带电纳米气泡将在电场中，且将能够从表面上拾取材料。因为它们是表面活性的，因此它们还可以干扰孔再封，并且优选地将它们的细胞毒素的表面活性传递至孔部分，例如如图1C所示。

考虑到上述问题，由于细微带电气泡的产生，带电EA水用作清洁剂。这些将它们粘附至污垢粒子/微生物，从而转移它们的电荷。带电的有涂层的粒子由于它们的相似电荷之间的斥力而彼此分开，并作为悬浮体进入溶液。由细微气泡对污垢的涂覆通过在清洁期间引入的较大的有浮力的气泡促进它们的拾取，因此帮助清洁过程。同时，微生物可以由有附加电极334产生的电势电穿孔和杀灭或以其它方式消除，从而减少表面上的微生物的数量。因此，为了增强消毒能力特性，电穿孔例如可以用来通过经由如含水流体将高压放电(以相对方式)至地(如接地)而完成对微生物的更一致和有效的破坏动作。

还已经发现，由电解槽346产生的EA水和由电极348施加的电场的组合具有互相促进的效果。据信，由于在EA水中产生的带电纳米气泡在电场中移动，因此它们拾取微生物，并将它们从接收表面和/或物件上分离。通过将微生物从接收表面和/或物件上分离，使得它们悬浮在水中，由电极348沿着接收表面和/或物件产生的电场更加容易施加在微生物细胞上。从而，如果微生物与接收表面和/或物件接触，则电场更容易放电到地表面中，并且在产生生物细胞的不可逆电穿孔中为较少效率。在细胞悬浮的情况下，施加的交替场来回振荡，引入对细胞的损坏。

水槽和水龙头型清洗系统

本发明的另一个方面涉及水槽和水龙头型清洗系统以及与带电EA水一起使用的方法，其中带电EA水可以包括碱性液体和酸性液体的混合物。带电EA液体与水槽和水龙头型清洗系统的接下来的讨论也参照水(如，带电EA水)进行，将理解的是，本发明的带电EA液体可以从多种不同的液体获得。带电EA液体/水的使用也可以以类似于下文为水槽和水龙头型清洗系统讨论的方式应用于花洒和浴盆清洗系统。

图8-12图示了电解槽组件与水槽和水龙头型清洗系统的一起使用。如图8所示，清洗系统510包括水槽盆512、液体源514和516、电解单元518以及水龙头组件520。电解单元518为电动单元，其可以固定至液体源514和水龙头组件520之间的任何合适的位置，并且可以以与上文为电解单元18(图1中所示)、电解单元318(图4中所示)和电解单元418(图5中所示)所讨论的相同方式操作。电解单元518也可以为可连接至水龙头530的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路521电连接至外部电源(未示出)。

如图所示，水龙头组件520包括流体管线522、524、526和528、水龙头530以及喷雾器532，它们可以以常规方式配置。例如，流体管线522可以为热水管线，其经由电解槽518接收来自液体源514的热水，并将热水供给至水龙头530。因此，流体管线524可以连接在流体管线522和单独的盘碟清洗机器之间的热水管线。在一种实施方式中，盘碟清洗机器可以如上所述运行，其中可以从电解槽518接收EA水。流体管线524可以为冷水管线，其接收来自液体源516的冷水，并将冷水供给至水龙头530。

水龙头530包括致动把手534和分配器536，并且可以以常规方式操作。因此，在启动致动把手534时，水可以从液体源514流入电解槽518。如上所述，电解槽518以电化学方式激活水，从而经由流体管线522将EA水提供至水龙头530。此外，电解单元518包括一个或多个电穿孔电极(未示出)，其可以以与电极48(图1中所示)、电极348(图4中所示)和电极448(图4中所示)相同的方式起作用，以在EA水中给予、导致或以其它方式引起相对于接地的电势。

电解单元518的电穿孔电极可以设置在电解单元518的电解槽下游的任何合适的位置处，并且构造为与EA水进行电接触。例如，电穿孔电极可以定位在流体管线522、流体管线528、喷雾器532和/或分配器536处。在一种实施方式中，电穿孔电极可以固定至喷雾器532和/或分配器536，对应于电力线路48a(图1中所示)的电力线路可以延伸穿过水槽512至电解单元518中的控制电子元件。而且，希望电隔离电穿孔电极下游的流径，以降低至带电EA水在从喷雾器532和/或分配器536分配之前接地的程度。例如，流体管线528和/或喷雾器532可以由介电材料制造，该介电材料可以电隔离带电EA水。

用户也可以将EA水流间接地引导至喷雾器532，喷雾器532经由流体管线528接收来自水龙头530的EA水。因此，如下文所讨论的那样，在一种合适的实施方式中，电穿孔电极固定至喷雾器532，如固定在喷雾器532的尖端处。该实施方式允许喷雾器532用作手持喷雾器，如在美国专利申请No.12/639,622和No.12/639,628中讨论的那样。

尽管混合在一起，但酸性水和碱性水在足够长的周期内保持它们的电离特性和气相泡沫，以被从分配器536和/或喷雾器532中分配。带电EA水随后可以用来清洗多种物件，而不要求使用化学清洁产品(如，肥皂和清洁剂)。这特别适合清洗食物基础物品，如水果和蔬菜，否则它们可以吸收和保留化学清洁产品。

图9图示了清洗系统610，其为相对于清洗系统510(图8中所示)的第二清洗系统，其中对应的附图标记增加″100″。如图9所示，清洗系统610还包括电解单元638，其中电解单元638可以固定至液体源616和水龙头组件620之间的任何合适的位置，可以以与上文为电解单元18(图1中所示)、电解单元318(图4中所示)和电解单元418(图5中所示)所讨论的相同方式操作。

电解单元638也可以为可连接至水龙头630的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路639电连接至外部电源(未示出)。因此，图7中示出的实施方式允许以与如上为清洗系统210(图2中所示)所讨论的相同方式结合一对电解槽。这种配置允许来自液体源614和616选择性地、彼此独立地经受电解处理，以产生EA水流。而且，电解单元518和638的电穿孔电极(未示出)可以定位在电解单元518和638的电解槽下游的任何合适的位置，并构造为与EA水进行电接触，以在EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。

图10图示了清洗系统710，其为相对于清洗系统510(图8中所示)的第三清洗系统，其中对应的附图标记增加″200″。如图10所示，清洗系统710包括代替(和/或除了)电解单元518、618和638的电解单元740。在该实施方式中，电解单元740可以固定至水龙头730和喷雾器732之间的任何合适的位置，从而允许被重新引导至喷雾器730的水流经受电解处理。这允许被重新引导至喷雾器730的热和/或冷水在单个电解单元的情况下经受电解处理，与正从分配器736分配的水分开。

在一种实施方式中，电解单元740还与喷雾器732电通信，从而允许电解单元740的启动与喷雾器732的操作一致。这种通信对在喷雾器732重新引导水流过流体管线728时调节电解单元740的操作是有好处的。此外，电解单元740的电穿孔电极(未示出)可以定位在电解单元740的电解槽下游的任何合适的位置处，如沿着流体管线728和/或在喷雾器732处。这允许电穿孔电极与流过流体管线728和/或喷雾器732的EA水进行电接触，以在EA水被喷射之前在EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。

图11图示了清洗系统810，其为相对于清洗系统510(图8中所示)的第三清洗系统，其中对应的附图标记增加″300″。如图11所示，清洗系统810包括代替(和/或除了)电解单元518、618、638和740的电解单元842。在该实施方式中，电解单元842可以一体地连接至水龙头830，这允许用单个电解单元使热和/或冷水经受电解处理。

而且，电解单元842还与致动把手834电通信，从而允许电解单元842的启动与致动把手834的操作一致。例如，致动把手834可以启动开关，该开关在水流过分配器836和/或喷雾器832时给电解单元842通电，在水未流过分配器836和/或喷雾器832时给电解单元842断电。这种通信对正在使用水龙头830时调节电解单元842的操作是有好处的。

此外，电解单元842的电穿孔电极(未示出)可以定位在电解单元842的电解槽下游的任何合适的位置处，如在分配器836处。这允许电穿孔电极与流过分配器836的EA水进行电接触，以在EA水被分配之前在EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。

图12为图示电解单元944的示意图，电解单元944是适合电解单元518、618、638、740和842的结构。如图12所示，电解单元944包括壳体946、控制电子元件948、电解槽950和电极952，并且可以以与上文为电解单元18(图1中所示)、电解单元318(图4中所示)和电解单元418(图5中所示)所讨论的相同方式操作。

壳体946可以固定在流体管线954和956之间，其中取决于电解单元944的流体管线954和956可以为系统510、610、710和810的一个或多个流体管线。例如，在图8中示出的实施方式中，其中电解单元944对应于电解单元518，流体管线954可以将液体源514与电解单元518/944互连，流体管线956可以对应于流体管线522。可替换地，在图10中示出的实施方式中，其中电解单元944对应于电解单元740，流体管线954可以对应于流体管线728相对于电解单元740/944的上游部分，流体管线956可以对应于流体管线728，相对于电解单元740/944位于下游并连接至喷雾器732的部分。

控制电子元件948可以以与如上为控制电子元件48(图1中所示)、电子元件348(图4中所示)和电子元件448(图5中所示)所讨论的相同方式控制电解单元944的操作，并构造在操作期间(经由电力线路950a)将来自电力线路958的电力传递至电解槽950，(经由电力线路952a)将来自电力线路958的电力传递至电极952。

电极952为电导体、引线或其它电和/或电磁部件，其沿流体管线956定位，以在流过流体管线956的EA水中给予、导致或以其它方式引起相对于接地的电势。因此，如上所述，电极952可以定位在电解槽950下游的任何合适的位置处。例如，电极952可以定位在流体管线(如，流体管线522、528、622、626、628和728)处，定位在喷雾器(如，喷雾器532、632、732和832)处和/或定位在分配器(如，分配器536、636、736和836)处。

如在图12中进一步示出的那样，致动器960串联在来自电力线路958的电源和控制电子元件948之间，并用来根据致动器960的状态将电源连接至控制电子元件948的功率输入端或将电源从控制电子元件948的功率输入端断开。在该实施方式中，致动器960可以对应于致动把手(如，致动把手534、634、734和834)、喷雾器触发装置(如，喷雾器532、632、732和832的触发制造)和/或其它类似的启动装置。

例如，在其中致动器对应于喷雾器532(图8中所示)的喷射触发装置的实施方式中，当打开水龙头组件530以使水从液体源514流过至少流体管线522时，用户还可以压下喷雾器532的喷射触发装置(即，致动器960)。这使电力线路958的电路闭合，从而允许控制电子元件948给电解槽950和电极952通电。随后，由此产生的流过电解槽并经过电极952的水分别地被以电化学方式激活和充电，以提供将从喷雾器532喷射的带电EA水。当从喷射触发装置(即，从致动器960)移除压力时，电力线路958的电路断开，从而引起控制电子元件948给电解槽950和电极952断电。因此，继续流过分配器536的水未被充电或未被以电化学方式激活。这种配置允许用户控制合适分配用于清洁水槽512中的物件的带电EA水。

虽然已经参照几个实施方式描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的条件下，可以在形式和细节方面进行改变。

Claims (20)

1.一种清洗系统，包括：

清洗机器桶；

电解槽，构造为以电化学方式激活接收到的液体，以产生电化学活化液体；

电极，位于电解槽的下游，并构造为与电化学活化液体电接触以产生带电电化学活化液体；

分配器，位于电解槽的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电电化学活化液体分配到清洗机器桶中；和

至少一个控制电路，构造为在电解槽中产生电场，并且还构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。

2.根据权利要求1所述的清洗系统，其中电解槽包括：

室；

阳极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路；和

阴极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路。

3.根据权利要求2所述的清洗系统，其中电解槽还包括设置在阳极电极和阴极电极之间的离子交换膜。

4.根据权利要求1所述的清洗系统，其中电化学活化液体包括碱性液体和酸性液体的混合物。

5.根据权利要求1所述的清洗系统，其中所述至少一个控制电路构造为将直流电压势施加至电解槽以在电解槽中产生所述电场，并且还构造为将交流电压势施加至电极以产生所述交变电场。

6.根据权利要求1所述的清洗系统，其中所述电解槽为第一电解槽，并且该清洗系统还包括位于分配器上游的第二电解槽，其中所述至少一个电路还构造为在第二电解槽中产生电场。

7.根据权利要求1所述的清洗系统，其中清洗机器桶为从由洗衣机、盘碟清洗机器和水龙头组件组成的组中选择的系统的部件。

8.一种清洗系统，包括：

清洗机器桶；

流体处理部件，可操作地连接至流体管线，并构造为激活从流体管线接收到的液体以产生活化液体；

电极，位于流体处理部件的下游，并构造为与活化液体电接触以产生带电活化液体；

分配器，位于流体处理部件的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电活化液体分配到清洗机器桶中；和

至少一个控制电路，构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。

9.根据权利要求8所述的清洗系统，其中流体处理部件包括电解槽，并且其中所述至少一个控制电路还构造为在电解槽中产生电场。

10.根据权利要求9所述的清洗系统，其中电解槽包括：

室；

阳极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路；和

阴极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路。

11.根据权利要求8所述的清洗系统，其中该部件包括介质容器，该介质容器构造为保持构造为激活接收到的液体的介质。

12.根据权利要求11所述的清洗系统，其中所述介质包括从由沸石、离子交换树脂及其组合组成的组中选择的至少一种材料。

13.根据权利要求8所述的清洗系统，其中该清洗系统包括单次循环清洗系统。

14.根据权利要求8所述的清洗系统，其中电极为分配器的一体部件。

15.一种操作清洗系统的方法，该方法包括下述步骤：

激活液体以产生活化液体；

将活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中，以形成通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的导电路径；以及

在分配步骤期间，产生通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的交变电场。

16.根据权利要求15所述的方法，其中用电极将交变电场施加至活化液体，该电极不具有对应的返回电极。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述液体是第一液体，并且该方法还包括下述步骤：

激活第二液体以产生第二活化液体；以及

将第二活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中。

18.根据权利要求15所述的方法，激活所述液体包括下述步骤：

将所述液体引入具有至少一个阴极电极和至少一个阳极电极的电解槽；以及

在所述至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间产生电场。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括用设置在所述至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间的至少一个离子交换膜来维持被引入的液体的至少两部分的分离的步骤。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述电极为分配器的一体部件。

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