JP2012501385A - 電解セル及び液体を通して点灯するインジケータライトを有する装置 - Google Patents
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Abstract
電解セル(18、50、80、406、552、708、804)、電解セル(18、50、80、406、552、708、804)を通過する液体流路及びインジケータライト(414、416、594、596)を含む装置(10、400、500、500′、700、800、980)が提供される。インジケータライト(414、416、594、596)は、電解セル(18、50、80、406、552、708、804)の作動特性の関数として点灯され、ライト(414、416、594、596)から放出される光束(522)が流路の少なくとも一部分に沿って液体を照らす。
Description
本開示は、流体の電気化学的活性化に関し、特に、電解セル及び対応する方法に関する。
流体の一つ以上の特性を変化させるために、電解セルが多様な用途で使用されている。たとえば、電解セルは、清浄/衛生化用途、医療産業及び半導体製造プロセスで使用されている。電解セルはまた、多様な他の用途でも使用され、様々な構成を有している。
清浄/衛生化用途の場合、電解セルは、アノード電気化学的活性化(EA)液及びカソードEA液を生成するために使用される。アノードEA液は公知の衛生化性を有し、カソードEA液は公知の清浄性を有する。清浄及び/又は衛生化システムの例がFieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号(2007年8月16日公開)に開示されている。
本開示の局面は、電解セルと、電解セルを通過する液体流路と、インジケータライトとを含む装置に関する。インジケータライトは、電解セルの作動特性の関数として点灯され、ライトから放出される光束が流路の少なくとも一部分に沿って液体を照らす。
本開示のもう一つの局面は方法に関する。方法は、液体を手持ちスプレーボトルに収容すること、ボトルによって収容される電解セルで液体を電気分解して電気分解液を生成すること、電気分解液を小出しすること、電解セルの作動特性を感知すること、作動特性の関数として液体又は電気分解液の少なくとも一方の少なくとも一部分を照らすことを含む。
本開示のもう一つの局面は手持ちスプレーボトルに関する。ボトルは、容器と、ノズルと、容器からノズルまでの液体流路とを含む。電解セル及びポンプが流路中に結合されている。容器又は流路の少なくとも一方を照らすためにインジケータライトが配置されている。
具体例において、インジケータライトは電解セルの作動特性の関数として点灯される。たとえば、作動特性は、電解セルによって引き込まれる電流を含む。
具体例において、インジケータライトは、
電流が第一の電流範囲内にあるとき点灯され、電流が第一の電流範囲の外にあるとき消灯される、第一の色を有する第一のインジケータライトと、
電流が第一の電流範囲の外にあるとき点灯され、電流が第一の電流範囲内にあるとき消灯される、第二の色を有する第二のインジケータライトと、
を含む。
電流が第一の電流範囲内にあるとき点灯され、電流が第一の電流範囲の外にあるとき消灯される、第一の色を有する第一のインジケータライトと、
電流が第一の電流範囲の外にあるとき点灯され、電流が第一の電流範囲内にあるとき消灯される、第二の色を有する第二のインジケータライトと、
を含む。
具体例において、容器又は流路の少なくとも一方の照明は、ボトルに対して外にある視点から見える。
たとえば、インジケータライトは、インジケータライトからの光束が、容器又は流路の少なくとも一方に収容された液体を透過し、ボトルに対して外にある視点から見えるように配置されている。
この概要は、以下、詳細な説明でさらに説明する概念の抜粋を簡略化された形態で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係わる主題の主要な特徴又は不可欠な特徴を特定することを意図したものではなく、請求項に係わる主題の範囲を決定する際の一助として使用されることを意図したものでもない。請求項に係わる主題は、背景において記された欠点のいずれか又はすべてを解決する態様に限定されない。
例示的実施態様の詳細な説明
本開示の局面は、液体を電気分解する方法及び装置に関する。
本開示の局面は、液体を電気分解する方法及び装置に関する。
1.手持ちスプレーボトル
電解セルは、多様な用途で使用され、たとえば、手持ち、可動、固定、壁掛け、電動又は非電動の清浄/衛生化車両などであることができる多様なタイプの装置に収容されることができる。この例において、電解セルは手持ちスプレーボトルに組み込まれている。
電解セルは、多様な用途で使用され、たとえば、手持ち、可動、固定、壁掛け、電動又は非電動の清浄/衛生化車両などであることができる多様なタイプの装置に収容されることができる。この例において、電解セルは手持ちスプレーボトルに組み込まれている。
図1は、本開示の例示的局面の手持ちスプレーボトル10の簡略化図である。スプレーボトル10は、処理されたのちノズル14に通して小出しされる液体を収容するための液溜め12を含む。一例において、処理される液体は、水性組成物、たとえば通常の水道水を含む。
スプレーボトル10はさらに、入口フィルタ16、一つ以上の電解セル18、チューブ20及び22、ポンプ24、アクチュエータ26、スイッチ28、回路板・制御電子系30及びバッテリ32を含む。図1には示されないが、チューブ20及び22は、たとえばボトル10のそれぞれネック及びバレル内に収容されることもできる。キャップ34がボトル10のネックの周囲で液溜め12を封止する。バッテリ32は、たとえば使い捨てバッテリ及び/又は充電式バッテリを含むことができ、回路板・制御電子系30によって付勢されると、電解セル18及びポンプ24に電力を提供する。
図1に示す例において、アクチュエータ26は、モメンタリースイッチ28を開状態と閉状態との間で作動させるトリガ型アクチュエータである。たとえば、ユーザがハンドトリガを絞り状態に絞ると、トリガはスイッチを作動させて閉状態にする。ユーザがハンドトリガを解放すると、トリガスイッチを作動させて開状態にする。しかし、代替態様において、アクチュエータ26は、他のスタイルを有することもでき、さらなる実施態様においては、なくすこともできる。別個のアクチュエータを有しない実施態様において、スイッチ28は、ユーザが直接作動させることができる。スイッチ28が開いた非導通状態にあるとき、制御電子系30は電解セル18及びポンプ24を除勢する。スイッチ28が閉じた導通状態にあるとき、制御電子系30は電解セル18及びポンプ24を付勢する。ポンプ24は、液体を液溜め12からフィルタ16、電解セル18及びチューブ20に通して引き込み、チューブ22及びノズル14から押し出す。スプレー装置に依存して、ノズル14は、たとえばストリームの噴出、ミストのエアゾール化又はスプレーの小出しの間で選択するよう、調節可能であってもよいし、そうでなくてもよい。
スイッチ28そのものは、適当なアクチュエータタイプ、たとえば図1に示す押しボタンスイッチ、トグル、ロッカ、機械的リンク及び/又は非機械的センサ、たとえば容量、抵抗プラスチック、誘導センサなどを有することができる。スイッチ28は、適当な接触構造、たとえばモメンタリー、単極単投接点などを有することができる。
代替態様において、ポンプ24は、アクチュエータトリガ26が機械的作用によって直接ポンプに作用する機械的ポンプ、たとえばハンドトリガ式容積型ポンプに換えられる。この実施態様においては、スイッチ28、たとえばパワースイッチをポンプ24から別個に作動させて電解セル18を付勢することもできる。さらなる実施態様においては、バッテリ32が除かれ、パワーは、外部ソースから、たとえばパワーコード、プラグ及び/又は接触端子を介してスプレーボトル10に印加される。
図1に示す配設は、非限定的な例として提供されるだけである。スプレーボトル10は、他の構造的及び/又は機能的配設を有することができる。たとえば、ポンプ24は、液溜め12からノズル14までの流体流の方向に関して、図1に示すようにセル18の下流に位置することもできるし、セル18の上流に位置することもできる。
以下さらに詳細に説明するように、スプレーボトルは、清浄及び/又は衛生化される表面に吹き付けられる液体を収容する。一つの非限定的な例において、電解セル18は、液体を、出力スプレーとしてボトルから小出しされる前に、アノードEA液及びカソードEA液に転換する。アノード及びカソードEA液は、混合物として小出しすることもできるし、別々のスプレー出力として、たとえば別々のチューブ及び/又はノズルに通して小出しすることもできる。図1に示す実施態様において、アノード及びカソードEA液は混合物として小出しされる。小さな間欠的出力流量がスプレーボトルによって提供される場合、電解セル18は、小さなパッケージを有し、たとえばパッケージ又はスプレーボトルによって収容されるバッテリによって駆動されることができる。
2.電解セル
電解セルは、少なくとも一つのアノード電極と少なくとも一つのカソード電極との間で流体に電場を印加するように適合されている任意の流体処理セルを含む。電解セルは、適当な数の電極、流体を収容するための適当な数のチャンバならびに適当な数の流体入力及び流体出力を有することができる。セルは、任意の流体(たとえば液体又は気液混合物)を処理するように適合されることができる。セルは、アノードとカソードとの間に一つ以上のイオン選択性膜を含むこともできるし、イオン選択性膜を有しないように構成されることもできる。イオン選択性膜を有する電解セルは、本明細書中、「機能生成器」と呼ばれる。
電解セルは、少なくとも一つのアノード電極と少なくとも一つのカソード電極との間で流体に電場を印加するように適合されている任意の流体処理セルを含む。電解セルは、適当な数の電極、流体を収容するための適当な数のチャンバならびに適当な数の流体入力及び流体出力を有することができる。セルは、任意の流体(たとえば液体又は気液混合物)を処理するように適合されることができる。セルは、アノードとカソードとの間に一つ以上のイオン選択性膜を含むこともできるし、イオン選択性膜を有しないように構成されることもできる。イオン選択性膜を有する電解セルは、本明細書中、「機能生成器」と呼ばれる。
電解セルは、多様な用途で使用され、多様な構造、たとえば非限定的に、図1を参照して説明したスプレーボトル及び/又はFieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368号(2007年8月16日公開)に開示されている構造を有することができる。したがって、本明細書においては、スプレーボトルに関連して、電気分解に関する様々な要素及びプロセスが記載されるが、これらの要素及びプロセスは、他の非スプレーボトル用途にも適用され、組み込まれることができる。
3.膜を有する電解セル
3.1 セル構造
図2は、たとえば図1に示すスプレーボトルで使用することができる電解セル50の一例を示す略図である。電解セル50は、処理される液体を液体ソース52から受ける。液体ソース52は、タンク又は他の溶液溜め、たとえば図1の液溜め12を含むこともできるし、外部ソースから液体を受けるためのフィッティング又は他の入口を含むこともできる。
3.1 セル構造
図2は、たとえば図1に示すスプレーボトルで使用することができる電解セル50の一例を示す略図である。電解セル50は、処理される液体を液体ソース52から受ける。液体ソース52は、タンク又は他の溶液溜め、たとえば図1の液溜め12を含むこともできるし、外部ソースから液体を受けるためのフィッティング又は他の入口を含むこともできる。
セル50は、一つ以上のアノードチャンバ54及び一つ以上のカソードチャンバ56(反応室とも知られる)を有し、両チャンバはイオン交換膜58、たとえばカチオン又はアニオン交換膜によって分けられている。一つ以上のアノード電極60及びカソード電極62(各電極一つを示す)がそれぞれ各アノードチャンバ54及び各カソードチャンバ56中に配置されている。アノード及びカソード電極60、62は、適当な材料、たとえば導電性ポリマー、チタン及び/又は貴金属、たとえば白金でコートされたチタン又は他の適当な電極材料でできていることができる。一例において、アノード又はカソードの少なくとも一つが少なくとも部分的又は完全に導電性ポリマーでできている。電極及びそれぞれのチャンバは適当な形状及び構成を有することができる。たとえば、電極は平坦なプレート、同軸プレート、ロッド又はそれらの組み合わせであることができる。各電極は、たとえば、中実構成を有することもできるし、一つ以上の開口を有することもできる。一例において、各電極はメッシュとして形成される。加えて、たとえば多数のセル50が互いに直列又は並列に結合されることもできる。
電極60、62は従来の電源(図示せず)の両端子に電気的に接続される。イオン交換膜58が電極60及び62の間に位置している。電源は、DC定出力電圧、パルス化又は他のやり方で変調されたDC出力電圧及び/又はパルス化又は他のやり方で変調されたAC出力電圧をアノード及びカソード電極に提供することができる。電源は、適当な出力電圧レベル、電流レベル、デューティサイクル又は波形を有することができる。
たとえば、一つの実施態様において、電源は、プレートに供給された電圧を比較的定常状態で印加する。電源(及び/又は制御電子系)は、パルス幅変調(PWM)制御スキームを使用して電圧及び電流出力を制御するDC−DCコンバータを含む。パルス化された又はパルス化されていない、他の電圧及びパワー範囲にあることができる他のタイプの電源を使用することもできる。パラメータは用途特定的である。
作動中、供給水(又は処理される他の液体)がソース52からアノードチャンバ54及びカソードチャンバ56の両方に供給される。カチオン交換膜の場合、DC電圧電位、たとえば約5ボルト(V)〜約28Vの電圧がアノード60及びカソード62をはさんで印加されると、アノードチャンバ54中にはじめから存在するカチオンがイオン交換膜58を透過してカソード62に向かって移動し、アノードチャンバ56中に存在するアニオンがアノード60に向かって移動する。しかし、カソードチャンバ56中に存在するアニオンはカチオン交換膜を透過することができず、したがって、カソードチャンバ56内に閉じ込められたままになる。
その結果、セル50は、少なくとも部分的に電気分解を利用することにより、供給水を電気化学的に活性化し、電気化学的に活性化された水を酸性アノード液組成物70及び塩基性カソード液組成物72の形態で生成する。
望むならば、アノード液及びカソード液は、たとえば電解セルの構造の変更により、互いに異なる比率で生成することもできる。たとえば、EA水の主要な機能が清浄である場合、セルは、カソード液をアノード液よりも多量に生成するように構成されることができる。あるいはまた、たとえば、EA水の主要な機能が衛生化である場合、セルは、アノード液をカソード液よりも多量に生成するように構成されることもできる。また、それぞれにおける反応性種の濃度を変更することもできる。
たとえば、セルは、カソード液をアノード液よりも多量に生成する場合、カソードプレートとアノードプレートとを3:2の比率で有することができる。各カソードプレートは、それぞれのイオン交換膜によってそれぞれのアノードプレートから分けられている。したがって、二つのアノードチャンバに対して三つのカソードチャンバがある。この構成は、概ね60%カソード液対40%アノード液を生成する。他の比率を使用することもできる。
3.2 例示的反応
加えて、アノードチャンバ54中、アノード60と接触する水分子が電気化学的に酸化されて酸素(O2)及び水素イオン(H+)になり、カソードチャンバ56中、カソード62と接触する水分子が電気化学的に還元されて水素ガス(H2)及びヒドロキシルイオン(OH-)になる。アノードチャンバ54中の水素イオンはカチオン交換膜58を透過してカソードチャンバ56に入ることができ、そこで水素ガスに還元され、アノードチャンバ54中の酸素ガスは供給水を酸素化してアノード液70を形成する。さらには、通常の水道水は一般に塩化ナトリウム及び/又は他の塩化物を含むため、アノード60は、存在する塩化物を酸化させて塩素ガスを形成する。その結果、実質的な量の塩素が生成され、アノード液組成物のpHは時間とともにますます酸性になる。
加えて、アノードチャンバ54中、アノード60と接触する水分子が電気化学的に酸化されて酸素(O2)及び水素イオン(H+)になり、カソードチャンバ56中、カソード62と接触する水分子が電気化学的に還元されて水素ガス(H2)及びヒドロキシルイオン(OH-)になる。アノードチャンバ54中の水素イオンはカチオン交換膜58を透過してカソードチャンバ56に入ることができ、そこで水素ガスに還元され、アノードチャンバ54中の酸素ガスは供給水を酸素化してアノード液70を形成する。さらには、通常の水道水は一般に塩化ナトリウム及び/又は他の塩化物を含むため、アノード60は、存在する塩化物を酸化させて塩素ガスを形成する。その結果、実質的な量の塩素が生成され、アノード液組成物のpHは時間とともにますます酸性になる。
上記のように、電圧電位が印加されると、カソード62と接触する水分子は電気化学的に還元されて水素ガス及びヒドロキシルイオン(OH-)になり、アノードチャンバ54中のカチオンはカチオン交換膜58を透過してカソードチャンバ56に入ることができる。これらのカチオンは、カソード62で生成されたヒドロキシルイオンと電離的に会合することができ、液体中に水素ガス気泡が形成する。時間とともに実質的な量のヒドロキシルイオンがカソードチャンバ56中に蓄積し、カチオンと反応して塩基性水酸化物を形成する。加えて、カチオン交換膜は、負荷電ヒドロキシルイオンがカチオン交換膜を透過することを許さないため、水酸化物はカソードチャンバ56に閉じ込められたままになる。その結果、実質的な量の水酸化物がカソードチャンバ56中で生成され、カソード液組成物72のpHは時間とともにますますアルカリ性になる。
機能的生成器50中の電気分解プロセスは、アノードチャンバ54及びカソードチャンバ56中での反応性種の濃縮ならびに準安定イオン及びラジカルの形成を可能にする。
電気化学的活性化プロセスは一般に、供給水の物理化学的性質(構造的、エネルギー的及び触媒的性質を含む)の変化を生じさせる電子求引(アノード60における)又は電子供与(アノード62における)によって起こる。供給水(アノード液又はカソード液)は、電場強さが非常に高いレベルに達することがある電極表面のすぐ近くで活性化されると考えられる。この区域は電気二重層(EDL)と呼ばれることがある。
電気化学的活性化プロセスが継続すると、水双極子が一般に電場と整合し、その結果、水分子の水素結合の割合がくずれる。さらには、単結合水素原子がカソード電極62で金属原子(たとえば白金原子)に結合し、単結合酸素原子がアノード電極60で金属原子(たとえば白金原子)に結合する。これらの結合した原子はそれぞれの電極の表面上で二つの次元に拡散したのち、さらなる反応に関与する。他の原子及び多原子基もまた、同様に、アノード電極60及びカソード電極62の表面に結合し、その後、反応を受けることができる。表面で生成される酸素(O2)及び水素(H2)のような分子は、水の液相中の小さなキャビティ(すなわち気泡)にガスとして入ることもあるし、水の液相によって溶媒和されることもある。それにより、これらの気相気泡は、分散又は他のやり方で供給水の液相中に浮遊する。
気相気泡のサイズは、多様な要因、たとえば供給水に加えられる圧力、供給水中の塩及び他の化合物の組成ならびに電気化学的活性化の程度に依存して異なることができる。したがって、気相気泡は、マクロバブル、マイクロバブル、ナノバブル及びそれらの混合物をはじめとする多様なサイズを有することができる。マクロバブルを含む実施態様において、生成される気泡に適当な平均気泡直径の例は約500マイクロメートル〜約1ミリメートルの範囲の直径を含む。マイクロバブルを含む実施態様において、生成される気泡に適当な平均気泡直径の例は約1マイクロメートル〜約500マイクロメートル未満の範囲の直径を含む。ナノバブルを含む実施態様において、生成される気泡に適当な平均気泡直径の例は約1マイクロメートル未満の直径を含み、特に適当な平均気泡直径は約500ナノメートル未満の直径を含み、さらに適当な平均気泡直径は約100ナノメートル未満の直径を含む。
表面分子は、電極面にあるガスの分子よりも水中の分子に引き寄せられるため、アノード電極60及びカソード電極62の表面から離される分子の間の引力によって気液界面に表面張力が発生する。対照的に、水のバルクの分子はすべての方向に等しく引き寄せられる。したがって、可能な相互作用エネルギーを増すために、表面張力が電極表面の分子を液体のバルクに入らせる。
また、気相ナノバブルが生成される実施態様において、ナノバブル(すなわち、約1マイクロメートル未満の直径を有する気泡)に含まれるガスは、それらの小さな直径にもかかわらず、供給水中で実質的な期間、安定であると考えられる。理論によって束縛されることを望まないが、気泡の曲面が分子寸法に近づくとき、気液界面における水の表面張力が低下すると考えられる。これが、散逸しようとするナノバブル生来の傾向を低下させる。
さらには、ナノバブル気液界面は、膜58に印加される電圧電位のせいで荷電する。この電荷が表面張力に対向する力を生じさせ、それがまた、ナノバブルの散逸を減速又は阻止する。界面における同種電荷の存在は見掛け表面張力を減らし、電荷反発力が、表面張力による表面最小化に対して反対方向に作用する。気液界面に好都合であるさらなる荷電物質の存在によって効果が増すこともある。
気液界面の自然な状態は負であると思われる。また、低い表面電荷密度及び/又は高い分極率を有する他のイオン(たとえばCl-、ClO-、HO2 -及びO2 -)が、水和電子と同じく、気液界面を好む。水性基もまた、そのような界面に存在することを好む。したがって、カソード液(すなわち、カソードチャンバ56を通過して流れる水)中に存在するナノバブルは負の電荷を有するが、アノード液(すなわち、アノードチャンバ54を通過して流れる水)中のナノバブルはほとんど電荷を有しない(過剰なカチオンが生来の負電荷を相殺する)と考えられる。したがって、カソード液ナノバブルは、アノード液と混合しても、それらの電荷を失うとは思われない。
さらには、カソード上の過度な電位のせいでガス分子がナノバブル内で荷電して(たとえばO2 -)、それにより、ナノバブルの全体電荷を増すことがある。荷電ナノバブルの気液界面における表面張力は非荷電ナノバブルに対して低下することができ、それらのサイズが安定化することができる。これは、表面張力が表面を最小化し、荷電面が拡大して同種電荷間の反発を最小限にしようとするとき、定性的に認めることができる。電気分解に必要なパワーよりも過剰なパワー損失による電極面における温度上昇もまた、局所ガス溶解度を下げることによってナノバブル形成を増大させることができる。
同種電荷の間の反発力はそれらの間の距離の二乗として反比例的に増大するため、気泡直径が小さくなるとともに外方圧力が増大する。電荷の効果は、表面張力の効果を減らすことであり、表面張力は表面を縮小させようとするが、表面電荷はそれを拡大させようとする。したがって、これらの対向する力が等しいとき、平衡状態に達する。たとえば、気泡(半径r)の内面における表面電荷密度がΦ(e-/m2)であると仮定すると、外方圧力(「Pout」)は、ナヴィエ・ストークス方程式を解いて
Pout=Φ2/2Dε0 (式1)
を求めることによって見いだすことができる。式中、Dは、気泡の相対比誘電率(仮想単位)であり、「ε0」は、真空の誘電率(すなわち、8.854pF/m)である。気体における表面張力による内方圧力(「Pin」)は、
Pin=2g/rPout (式2)
である。式中、「g」は、表面張力(25℃で0.07198ジュール/m2)である。したがって、これらの圧が等しいならば、気泡の半径は
r=0.28792ε0/Φ2 (式3)
である。
Pout=Φ2/2Dε0 (式1)
を求めることによって見いだすことができる。式中、Dは、気泡の相対比誘電率(仮想単位)であり、「ε0」は、真空の誘電率(すなわち、8.854pF/m)である。気体における表面張力による内方圧力(「Pin」)は、
Pin=2g/rPout (式2)
である。式中、「g」は、表面張力(25℃で0.07198ジュール/m2)である。したがって、これらの圧が等しいならば、気泡の半径は
r=0.28792ε0/Φ2 (式3)
である。
したがって、5ナノメートル、10ナノメートル、20ナノメートル、50ナノメートル及び100ナノメートルのナノバブル直径の場合、ゼロ過剰内圧の場合の計算される電荷密度は、それぞれ0.20、0.14、0.10、0.06及び0.04e-/気泡表面積nm2である。そのような電荷密度は電解セル(たとえば電解セル18)の使用によって容易に達成可能である。気泡における全電荷がパワー2/3に増大するときナノバブル半径は増大する。これらの状況下、平衡状態で、ナノバブル表面における燃料の有効表面積はゼロであり、気泡中の荷電ガスの存在が安定なナノバブルのサイズを増大させる。気泡サイズのさらなる減少は、内圧を大気圧未満まで低下させることになるため、示されないであろう。
電解セル(たとえば電解セル18)内の様々な状況において、ナノバブルは、表面電荷のせいで、さらに小さな気泡に分割することができる。たとえば、半径「r」及び全電荷「q」の気泡が、共有される体積及び電荷(半径r1/2=r/21/3、電荷q1/2=q/2)の二つの気泡に分割すると仮定し、気泡間のクーロン相互作用を無視すると、表面張力(ΔEST)及び表面電荷(ΔEq)によるエネルギーの変化の計算は、以下の方程式3及び4のようになる。
ΔEST+ΔEqが負であるとき起こる全エネルギー変化が負であるならば、気泡は準安定性であり、よって、下記方程式5が得られる。
これが、半径と電荷密度(Φ)との間の関係(下記方程式6)を提供する。
したがって、5ナノメートル、10ナノメートル、20ナノメートル、50ナノメートル及び100ナノメートルのナノバブル直径の場合、気泡分割のための計算される電荷密度はそれぞれ0.12、0.08、0.06、0.04及び0.03e-/気泡表面積nm2である。同じ表面電荷密度の場合、気泡直径は一般に、気泡を二つに分割する場合よりも、見掛け表面張力をゼロに減らす場合で約3倍の大きさである。したがって、さらなるエネルギー入力がない限り、ナノバブルは一般に分割しない。
上述の気相ナノバブルは、汚れ粒子に付着し、それによりイオン電荷を移すように適合される。ナノバブルは、一般的な汚れ粒子上に一般的に見られる疎水面に付着し、それが、好ましい負の自由エネルギー変化とともに高エネルギー水/疎水面界面から水分子を放出する。さらには、ナノバブルは、疎水面と接触すると延展し、平坦化して、それにより、ナノバブルの曲率を減らし、その結果、表面張力によって生じる内圧を低下させる。これが、さらなる好ましい自由エネルギー放出を提供する。そして、コートされた荷電汚れ粒子は、同種電荷間の反発のせいで、より容易に互いから分離し、コロイド粒子として溶液に入る。
さらには、粒子の表面のナノバブルの存在が、同じく電気学的活性化プロセス中に発生することができるミクロンサイズの気相気泡による粒子の収集を増大させる。表面ナノバブルの存在はまた、この作用によって収集することができる汚れ粒子のサイズを縮小させる。そのような収集は、床面からの汚れ粒子の除去を支援し、再付着を防止する。そのうえ、気相ナノバブルによって達成される大きな気/液表面積対体積比のせいで、この界面に位置する水分子は、水の高い表面張力によって認められるように、より少ない水素結合によって保持される。他の水分子への水素結合のこの減少により、この界面水は、通常の水よりも反応性であり、より急速に他の分子に水素結合して、それにより、より速やかな水和を示す。
たとえば、100%の効率においては、1アンペアの電流が、0℃の温度及び1気圧の圧力で毎秒0.5/96,485.3モルの水素(H2)、等しくは毎秒5.18マイクロモルの水素、ひいては毎秒5.18×22.429マイクロリットルの気相水素を生成するのに十分である。これはまた、20℃の温度及び1気圧の圧力で毎秒125マイクロリットルの気相水素に等しい。大気中の水素の分圧は実質的にゼロであるため、電気分解溶液中の水素の平衡溶解度もまた実質的にゼロであり、水素は気孔(たとえばマクロバブル、マイクロバブル及び/又はナノバブル)中に保持される。
電気分解溶液の流量が毎分0.12USガロンであると仮定すると、毎秒7.571ミリリットルの水が電解セル中を流れる。したがって、20℃の温度及び1気圧の圧力で電気分解溶液1リットルに含まれる気泡の中には0.125/7.571リットルの気相水素がある。これは、液体表面から逃げる気相水素及び溶解して溶液を過飽和させる気相水素溶液ほどではない1リットルあたり0.0165リットルの気相水素に等しい。
直径10ナノメートルのナノバブルの体積は5.24×10-22リットルであり、疎水面に結合すると、約1.25×10-16平方メートルを覆う。したがって、溶液1リットル中には最大約3×10-19個の気泡があり(20℃、1気圧)、合計で約4000平方メートルの表面被覆能力を有する。分子1個分の厚さの表面層を仮定すると、これは50ミリモルを超える活性表面水分子の濃度を提供する。この濃度は最大量を表すが、ナノバブルがより大きな体積及びより大きな内圧を有するとしても、表面被覆能力は大きいままである。さらには、ナノバブルが清浄効果を有するためには、汚れ粒子表面の小さな割合がナノバブルによって覆われるだけでよい。
したがって、電気化学的活性化プロセス中に生成される気相ナノバブルは、汚れ粒子に付着してその電荷を移すのに有利である。得られるコートされた荷電汚れ粒子は、それらの同種電荷間の反発のせいで、より容易に互いから分離する。粒子は溶液に入ってコロイド懸濁液を形成する。さらには、気/水界面の電荷が表面張力に抵抗して、それにより、その効果及び結果的な接触角を減らす。また、汚れ粒子のナノバブルコーティングは、導入される大きめの浮揚性気相マクロバブル及びマイクロバブルの収集を促進する。加えて、ナノバブルの大きな表面積は、適当な分子をより速やかに水和させることができる、有意な量のより反応性の水を提供する。
4.イオン交換膜
上述したように、イオン交換膜58は、カチオン交換膜(すなわちプロトン交換膜)又はアニオン交換膜を含むことができる。膜38に適したカチオン交換膜は、部分的及び完全にフッ素化されたイオノマー、ポリ芳香族イオノマー及びそれらの組み合わせを含む。膜38に適した市販のイオノマーの例は、E.I. du Pont de Nemours and Company(Wilmington, Delaware)から商品名「NAFION」の下で市販されているスルホン化テトラフルオロエチレンコポリマー、Asahi Glass Co., Ltd.(Japan)から商品名「FLEMION」の下で市販されている過フッ素化カルボン酸イオノマー、Asahi Chemical Industries Co. Ltd.(Japan)から商品名「ACIPLEX」Aciplexの下で市販されている過フッ素化スルホン酸イオノマー及びそれらの組み合わせを含む。しかし、他の例において任意のイオン交換膜を使用することができる。
上述したように、イオン交換膜58は、カチオン交換膜(すなわちプロトン交換膜)又はアニオン交換膜を含むことができる。膜38に適したカチオン交換膜は、部分的及び完全にフッ素化されたイオノマー、ポリ芳香族イオノマー及びそれらの組み合わせを含む。膜38に適した市販のイオノマーの例は、E.I. du Pont de Nemours and Company(Wilmington, Delaware)から商品名「NAFION」の下で市販されているスルホン化テトラフルオロエチレンコポリマー、Asahi Glass Co., Ltd.(Japan)から商品名「FLEMION」の下で市販されている過フッ素化カルボン酸イオノマー、Asahi Chemical Industries Co. Ltd.(Japan)から商品名「ACIPLEX」Aciplexの下で市販されている過フッ素化スルホン酸イオノマー及びそれらの組み合わせを含む。しかし、他の例において任意のイオン交換膜を使用することができる。
5.ディスペンサ
アノード及びカソードEA液出力は、任意のタイプのディスペンサ、たとえば出口、フィッティング、スピゴット、スプレーヘッド、清浄/衛生化ツール又はヘッドなどを含むことができるディスペンサ74に結合することができる。図1に示す例において、ディスペンサ34はスプレーノズル14を含む。出力70及び72それぞれのためにディスペンサがあってもよいし、両出力に対して複合ディスペンサがあってもよい。
アノード及びカソードEA液出力は、任意のタイプのディスペンサ、たとえば出口、フィッティング、スピゴット、スプレーヘッド、清浄/衛生化ツール又はヘッドなどを含むことができるディスペンサ74に結合することができる。図1に示す例において、ディスペンサ34はスプレーノズル14を含む。出力70及び72それぞれのためにディスペンサがあってもよいし、両出力に対して複合ディスペンサがあってもよい。
一例において、アノード液及びカソード液出力は共通の出力流76にブレンドされ、それがディスペンサ74に供給される。Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368号に記載されているように、有利な清浄及び/又は衛生化性を少なくとも一時的に保持しながら、アノード液とカソード液とを清浄装置の配分システム内及び/又は清浄される表面もしくは物品上でブレンドすることができることがわかった。アノード液とカソード液とはブレンドされるが、はじめは平衡状態にはなく、したがって、それらの増強された清浄及び/又は衛生化性を一時的に保持する。
たとえば、一つの実施態様において、カソード液EA水及びアノード液EA水は、二つの液がブレンドされたとしても、たとえば少なくとも30秒間それらの別々の電気化学的に活性化された性質を維持する。この期間中、二つのタイプの液体の別々の電気化学的に活性化された性質はすぐには中和しない。これが、各液体の有利な性質を共通の清浄作業中に利用することを可能にする。比較的短い期間ののち、清浄される表面上でブレンドされたアノード及びカソードEA液は、実質的にソース液(たとえば通常の水道水)の元のpH及びORPまで速やかに中和する。一例において、ブレンドされたアノード及びカソードEA液は、電解セルによってアノード及びカソードEA出力が生成された時間から1分未満の時間ウィンドウ内に実質的に6〜8のpH及び±50mVのORPまで中和する。その後、回収された液は、適当なやり方で処分することができる。
しかし、他の実施態様において、液体の性質に依存して、ブレンドされたアノード及びカソードEA液は、30秒を超える期間、6〜8の範囲の外のpH及び±50mVの範囲の外のORPを維持することもあるし、1分を超える時間範囲ののち中和することもある。
6.イオン選択性膜を有しない電解セル
図3は、本開示のさらなる例の、イオン選択性膜を有しない電解セル80を示す。セル80は、反応チャンバ82、アノード84及びカソード86を含む。チャンバ82は、たとえば、セル80の壁によって、電極84及び86が配置される容器もしくは導管の壁によって、又は電極そのものによって画定されることができる。アノード84及びカソード86は、適当な材料又は材料の組み合わせ、たとえば導電性ポリマー、チタン及び/又は貴金属、たとえば白金でコートされたチタンでできていることができる。アノード84及びカソード86は、図1に示すように、従来の電源、たとえばバッテリ32に接続されている。一つの実施態様において、電解セル80は、チャンバ82を画定するそれ自体の容器を含み、処理される液体の流路中、たとえば手持ちスプレーボトル又は可動床清浄装置の流路内に位置する。
図3は、本開示のさらなる例の、イオン選択性膜を有しない電解セル80を示す。セル80は、反応チャンバ82、アノード84及びカソード86を含む。チャンバ82は、たとえば、セル80の壁によって、電極84及び86が配置される容器もしくは導管の壁によって、又は電極そのものによって画定されることができる。アノード84及びカソード86は、適当な材料又は材料の組み合わせ、たとえば導電性ポリマー、チタン及び/又は貴金属、たとえば白金でコートされたチタンでできていることができる。アノード84及びカソード86は、図1に示すように、従来の電源、たとえばバッテリ32に接続されている。一つの実施態様において、電解セル80は、チャンバ82を画定するそれ自体の容器を含み、処理される液体の流路中、たとえば手持ちスプレーボトル又は可動床清浄装置の流路内に位置する。
作動中、液体がソース88によって供給され、電解セル80の反応チャンバ82に導入される。図3に示す実施態様において、電解セル80は、アノード84における反応生成物をカソード86における反応生成物から分けるイオン交換膜を含まない。清浄に使用するために処理される液体として水道水が使用される例においては、水をチャンバ82に導入し、アノード84とカソード86との間に電圧電位を印加したのち、アノード84と接触又は隣接する水分子が電気化学的に酸素(O2)及び水素イオン(H+)に酸化され、カソード86と接触又は隣接する水分子が電気化学的に水素ガス(H2)及びヒドロキシルイオン(OH-)に還元される。他の反応が起こることもでき、具体的な反応は液体の成分に依存する。たとえば反応生成物を互いから分ける物理的バリヤがないため、両電極からの反応生成物が混合し、酸素化流体89(たとえば)を形成することもある。あるいはまた、たとえば、アノード84は、アノードとカソードとの間に配置された非透過性膜(図示せず)のような誘電バリヤを使用して、カソード84から分けることもできる。
7.電極パターン例
上述したように、アノード又はカソード電極の少なくとも一つは、少なくとも部分的又は完全に導電性ポリマー、たとえば静電散逸装置に使用されるもので形成されることができる。適当な導電性ポリマーの例は、RTP Company(Winona, Minnesota, USA)から市販されている。たとえば、電極は、100〜1012ohm/sq、たとえば101〜106ohm/sqの表面抵抗率を有する導電性プラスチック化合物で形成されることができる。しかし、他の例においては、これらの範囲の外の表面抵抗率を有する電極を使用することもできる。
上述したように、アノード又はカソード電極の少なくとも一つは、少なくとも部分的又は完全に導電性ポリマー、たとえば静電散逸装置に使用されるもので形成されることができる。適当な導電性ポリマーの例は、RTP Company(Winona, Minnesota, USA)から市販されている。たとえば、電極は、100〜1012ohm/sq、たとえば101〜106ohm/sqの表面抵抗率を有する導電性プラスチック化合物で形成されることができる。しかし、他の例においては、これらの範囲の外の表面抵抗率を有する電極を使用することもできる。
導電性ポリマーを用いると、電極は、所望の形状に容易に成形又は他のやり方で形成することができる。たとえば、電極は射出成形することができる。上述したように、電極の一つ以上は、規則的なサイズの長方形開口を格子の形態で有するメッシュを形成することができる。しかし、開放部又は開口は、任意の形状、たとえば円形、三角形、曲線形、直線形、規則的及び/又は不規則な形状を有することができる。曲線形の開口は少なくとも一つのカーブした縁を有する。たとえば射出成形する場合、開口の形状及びサイズを特定のパターンに容易に合わせることができる。しかし、本開示の他の例において、これらのパターンはまた、金属電極で形成されることもできる。
開口は、加水分解のための電極の表面積を増し、それにより、処理される液体中の気泡の生成を促進するようにサイズ決めされ、配置されることができる。
図4Aは、本開示の局面の、規則的な格子パターンにある複数の直線的(たとえば長方形)開口102を有する導電性ポリマー電極100の部分図である。
図4Bは、もう一つの例の、規則的な格子パターンにある様々なサイズの複数の曲線的(たとえば円形)開口106を有する導電性ポリマー電極104の部分図である。同じ電極における異なるサイズの開口の使用は、加水分解中、開口の縁に沿って異なるサイズの気泡の生成を促進することができる。
図4Cは、もう一つの例の、多様な形状及びサイズを有する複数の不規則及び規則的な形状の開口110を有する導電性ポリマー電極108の部分図である。この例においては、様々な開口110が様々な開口面積を画定する。開口110の一つ以上は、加水分解中さらなる気泡及び反応性種の生成を促進すると考えられる一つ以上の内部点、たとえば点112を含むことができる。これらの開口は、180°よりも大きい少なくとも一つの内角(たとえば点112で)を有する多角形を形成する。代替態様において、開口は、180°よりも大きい複数の内角を有する。
加えて、電極は、電極表面積をさらに増す一つ以上の他の不規則な特徴、たとえばスパイク又はイガを有するように形成されることもできる。スパイクは、規則的パターン又は不規則パターンに配設されることができ、同じサイズ及び形状を有することもできるし、異なるサイズ及び/又は形状を有することもできる。
たとえば、電解セルは、アノード及びカソードを含むように構築されることができ、アノード電極又はカソード電極の少なくとも一つは、第一のサイズ(及び/又は形状)の第一の複数の開口及び第二の異なるサイズ(及び/又は形状)の第二の複数の開口を含む。一例において、電解セルはまた、アノード電極とカソード電極との間に配置された、それぞれのアノードチャンバ及びカソードチャンバを画定するイオン選択性膜を含む。
さらなる例において、第一及び第二の複数の開口を含むセットの少なくとも二つの開口が互いに異なる形状(及び/又はサイズ)を有する。さらなる例において、第一及び第二の複数の開口を含むセットの少なくとも三つの開口が互いに異なる形状(及び/又はサイズ)を有する。
第一及び第二の複数の開口は、多角形形状及び/又は少なくとも一つのカーブした縁で形成された曲線形状を有することができる。第一又は第二の複数の開口の少なくとも一つは規則的パターン又は不規則パターンに配設されることができる。
第一又は第二の複数の開口の少なくとも一つの開口は、180°よりも大きい少なくとも一つの内角を有する多角形形状を有することができる。
さらなる例において、図4A〜4Cに示す電極は導電性金属材料で製造されている。たとえば、図4Aに示すように、電極100は金属メッシュで形成されることができ、この金属メッシュは、白金のような別の材料でめっきされていることもできるし、めっきされていないこともできる。
8.チューブ状電極の例
電極そのものは、適当な形状、たとえば平面形、同軸プレート、円柱形ロッド又はそれらの組み合わせを有することができる。図5は、一つの実例のチューブ形状を有する電解セル200の例を示す。セル200の一部は図解のために切り欠かれている。この例において、セル200は、チューブ状のハウジング202、チューブ状の外側電極204及び外側電極から適当な隙間、たとえば0.040インチによって隔てられているチューブ状の内側電極206を有する電解セルである。他の隙間サイズ、たとえば0.020インチ〜0.080インチの範囲の隙間を使用することもできる。内側又は外側電極は、印加される電圧の相対的極性に依存して、アノード/カソードとして働くことができる。
電極そのものは、適当な形状、たとえば平面形、同軸プレート、円柱形ロッド又はそれらの組み合わせを有することができる。図5は、一つの実例のチューブ形状を有する電解セル200の例を示す。セル200の一部は図解のために切り欠かれている。この例において、セル200は、チューブ状のハウジング202、チューブ状の外側電極204及び外側電極から適当な隙間、たとえば0.040インチによって隔てられているチューブ状の内側電極206を有する電解セルである。他の隙間サイズ、たとえば0.020インチ〜0.080インチの範囲の隙間を使用することもできる。内側又は外側電極は、印加される電圧の相対的極性に依存して、アノード/カソードとして働くことができる。
一例において、外側電極204及び内側電極206は、たとえば図4A〜4Cに示すような開口を有する導電性ポリマー構造を有する。しかし、別の例においては、一方又は両方の電極が中実構造を有することもできる。
電極206及び206は、適当な材料、たとえば導電性ポリマー、チタン及び/又は貴金属、たとえば白金でコートされたチタン又は他の適当な電極材料でできていることができる。加えて、多数のセル200をたとえば互いに直列又は並列に結合することもできる。
具体例において、アノード又はカソード電極の少なくとも一つは、規則的なサイズの長方形開口を格子の形態で有する金属メッシュで形成されている。一つの具体例において、メッシュは、1平方インチあたり20×20個の格子開口の格子パターンを有する直径0.023インチのT316ステンレス鋼で形成されている。しかし、他の例においては、他の寸法、配設及び材料を使用することができる。
イオン選択性膜208が外側電極204と内側電極206との間に配置されている。一つの具体例において、イオン選択性膜は、E. I. du Pont de Nemours and Companyからの「NAFION」を、2.55インチ×2.55インチにカットしたのち、内側チューブ状電極206に巻き付け、シーム重なり部をコンタクト型接着剤、たとえば3M Companyからの#1357接着剤で固定したものを含む。ここでもまた、他の例においては、他の寸法及び材料を使用することができる。
この例においては、チューブ状電極206の内部の空間の容積が中実の内部コア209によって閉塞されて、電極204及び206ならびにイオン選択性膜208に沿って、かつそれらの間を流れる液流を促進する。この液流は導電性であり、二つの電極の間で電気回路を完成させる。電解セル200は適当な寸法を有することができる。一例において、セル200は、約4インチの長さ及び約3/4インチの外径を有することができる。長さ及び直径は、処理時間ならびに液体の単位量あたり生成される気泡、たとえばナノバブル及び/又はマイクロバブルの量を制御するように選択されることができる。
セル200は、セルの一端又は両端に適当なフィッティングを含むことができる。任意の取り付け方法、たとえばプラスチッククイックコネクトフィッティングを使用することができる。たとえば、一つのフィッティングは、図1に示すように出力チューブ20に接続するように構成されることができる。もう一つのフィッティングは、たとえば入口フィルタ16又は入口チューブに接続するように構成されることができる。もう一つの例において、セル200の一端は、図1の液溜め12から直接液体を引き込むために開いたままである。
図5に示す例において、セル200は、アノードチャンバ(電極204又は206の一方とイオン選択性膜208との間)中でアノードEA液を生成し、カソードチャンバ(電極204又は206の他方とイオン選択性膜208との間)中でカソードEA液を生成する。アノード及びカソードEA液がチューブ20に入るとき、アノード及びカソードEA液の流路はセル200の出口で合流する(図1に示す例において)。その結果、スプレーボトル10は、ブレンドされたアノード及びカソードEA液をノズル14に通して小出しする。
一例において、ひとたびポンプ24及び電解セル18(たとえば図5に示すセル200)が付勢されると、チューブ20及び22が速やかに電気化学的に活性化された液体で満たされるよう、チューブ20及び22の直径は小さく維持される。チューブ及びポンプに含まれる非活性化液は小さな量に維持される。したがって、制御電子系30がスイッチ28の作動に応答してポンプ及び電解セルをアクティブ化する実施態様において、スプレーボトル10は、アノード及びカソードEA液を貯蔵する中間ステップなしで、ブレンドされたEA液を「オンデマンド」的にノズル14で生成し、混合されたアノード及びカソードEA液の実質全部(チューブ20、22及びポンプ24中に保持された分を除く)をボトルから小出しする。スイッチ28が動かされない場合、ポンプ24は「オフ」状態になり、電解セル18は除勢される。スイッチ28が閉状態に動かされると、制御電子系30はポンプ24を「オン」状態に切り替え、電解セル18を付勢する。「オン」状態で、ポンプ24は液溜め12から水をポンピングしてセル18に通してノズル144から出す。
また、他のアクティブ化シーケンスを使用することもできる。たとえば、供給水が小出し前により電気化学的に活性化されるよう、ポンプ24を付勢する前の一定期間、制御回路30が電解セル18を付勢するように構成されることもできる。
セル18からノズル14までの移動時間は、非常に短くすることができる。一例において、スプレーボトル10は、ブレンドされたアノード及びカソード液を、アノード及びカソード液が電解セル18によって生成されてから非常に短い期間内に小出しする。たとえば、ブレンドされた液は、アノード及びカソード液が生成されてから5秒以内、3秒以内及び1秒以内のような期間内に小出しされることができる。
9.制御回路
再び図1を参照すると、制御電子系30は、たとえばハードウェア、ソフトウェア又は両方の組み合わせとして具現化することができる適当な制御回路を含むことができる。
再び図1を参照すると、制御電子系30は、たとえばハードウェア、ソフトウェア又は両方の組み合わせとして具現化することができる適当な制御回路を含むことができる。
制御回路30は、ポンプ24及び電解セル18の動作を駆動し、制御するための電子装置を含むプリント回路板を含む。一例において、制御回路30は、ポンプ24及び電解セル18に結合され、二つの装置に印加されるパワーを制御する出力を有する電源を含む。制御回路30はまた、たとえば、制御回路によって生成される制御信号の関数として電解セル18に印加される電圧の極性を選択的に反転させることができるHブリッジを含む。たとえば、制御回路30は、極性を所定のパターンで、たとえば5秒ごとに50%デューティサイクルで交番させるように構成されることができる。以下さらに詳細に説明するもう一つの例において、制御回路30は、主として第一の極性でセルに電圧を印加し、周期的に非常に短い期間だけ極性を反転させるように構成されている。極性の頻繁な反転は、電極に自己清浄機能を提供することができ、それが電極面への付着物のスケーリング又は蓄積を減らし、電極の寿命を延ばすことができる。
手持ちスプレーボトルに関連して、大きなバッテリを収容することは不便である。したがって、ポンプ及びセルに利用可能なパワーはいくぶん限られる。一例において、セルの駆動電圧は約8ボルト〜約28ボルトの範囲である。しかし、スプレーボトル及び電解セル中の一般的な流量はかなり低いため、セルを通過する液体を効果的に活性化するためには相対的に小さな電流しか要らない。低い流量を用いると、セル内の滞留時間が比較的大きくなる。セルが付勢される間のセル中の液体の滞留が長ければ長いほど、電気化学的活性化は大きくなる(実用範囲内)。これにより、スプレーボトルは、より小さな容量のバッテリ及び低い電流で電圧を所望の出力電圧までステップアップさせるDC−DCコンバータを使用することができる。
たとえば、スプレーボトルは、約3〜9ボルトの出力電圧を有する一つ以上のバッテリを収容することができる。ある特定の例において、スプレーボトルは、それぞれが約500ミリアンペア時〜約3アンペア時で1.5ボルトの公称出力電圧を有する四つのAAバッテリを収容することができる。バッテリが直列に接続されるならば、公称出力電圧は、約500ミリアンペア時〜約3アンペア時の容量で約6ボルトになる。DC−DCコンバータを介すると、この電圧をたとえば18ボルト〜28ボルトの範囲までステップアップすることができる。したがって、十分な電流で所望の電極電圧を達成することができる。
もう一つの特定の例において、スプレーボトルは、それぞれが約1.2ボルトの公称出力電圧を有する10個のニッケル金属水素化物バッテリを収容する。バッテリは直列に接続され、したがって、公称出力電圧は、約1800ミリアンペア時の容量で約10V〜12.5Vである。この電圧は、たとえばDC−DCコンバータを介して、8ボルト〜少なくとも28ボルトの範囲にステップアップ/ダウンされる。したがって、十分な電流で所望の電極電圧を達成することができる。
セルを通して大きな電圧及び適当な電流を発生させる能力は、通常の水道水をセルに通して、増強された清浄及び/又は衛生化性を有する液体に転換する用途の場合に有利であることができる。通常の水道水はセルの電極間で比較的低い導電率を有する。
適当なDC−DCコンバータの例は、ブースト用途で接続される、PICO Electronics, Inc.(Pelham, New York, U.S.A.)のシリーズA/SM表面実装コンバータ及びON Semiconductor(Phoenix, Arizona, U.S.A)のNCP3064 1.5Aステップアップ/ダウン/反転スイッチングレギュレータを含む。
一例において、制御回路は、DC−DCコンバータが、セルを通して所定の電流範囲内にある電流ドローを達成するように制御される電圧を出力するよう、電解セルから引き込まれる感知電流に基づいてDC−DCコンバータを制御する。たとえば、一つの具体例において、目標電流ドローは約400ミリアンペアである。もう一つの例において、目標電流は350ミリアンペアである。代替態様において他の電流及び範囲を使用することができる。所望の電流ドローは、電解セルの形状寸法、処理される液体の性質及び得られる電気化学的反応の所望の性質に依存することができる。
図7及び20を参照して、制御電子系の例を示すブロック図を以下さらに詳細に説明する。
10.電解セルの駆動電圧
上記のように、電解セルの電極は、セルの特定の用途に依存して、多様な電圧及び電流パターンで駆動することができる。電極に印加される電圧極性を定期的に反転させることによって電極上のスケーリングを抑制することが望ましい。したがって、明細書及び請求の範囲で使用される「アノード」及び「カソード」ならびに「アノード液」及び「カソード液」は、それぞれ互換可能である。これは、反対の電荷を有するスケーリング付着物をはじく傾向にある。
上記のように、電解セルの電極は、セルの特定の用途に依存して、多様な電圧及び電流パターンで駆動することができる。電極に印加される電圧極性を定期的に反転させることによって電極上のスケーリングを抑制することが望ましい。したがって、明細書及び請求の範囲で使用される「アノード」及び「カソード」ならびに「アノード液」及び「カソード液」は、それぞれ互換可能である。これは、反対の電荷を有するスケーリング付着物をはじく傾向にある。
一例において、電極は、一つの極性で指定の期間(たとえば約5秒間)駆動されたのち、逆の極性でほぼ同じ期間駆動される。アノードEA液とカソードEA液とはセルの出口でブレンドされるため、このプロセスは、本質的にアノードEA液1部に対してカソードEA液1部を生成する。
もう一つの例において、電解セルは、複雑なバルブ系なしに各チャンバから実質的に一定のアノードEA液又はカソードEA液を生成するように制御される。従来技術電解システムにおいては、複雑かつ高価なバルブ系を使用して、極性を反転させてスケーリングを最小限にすることを可能にしながらも、それぞれの出口を通過する一定のアノード液及びカソード液を維持している。たとえば、図2を見ると、電極に印加される電圧の極性が反転すると、アノード60がカソードになり、カソード62がアノードになる。出口70は、アノード液ではなくカソード液を送り出し、出口72は、カソード液ではなくアノード液を送り出す。したがって、従来技術の手法の場合、電圧が反転すると、バルブ系を使用して出口70をカソードチャンバ56に接続し、出口72をアノードチャンバ54に接続することができる。その結果、一定のアノード液及びカソード液が各出力を通過して流れる。この複雑なバルブ系を使用する代わりに、本開示の一例は、電極に供給される電圧パターンによって実質的に一定の出力を達成する。
図6は、本開示の例示的局面にしたがってアノード及びカソードに印加される電圧パターンを示す波形図である。実質的に一定の相対的に正の電圧がアノードに印加され、実質的に一定の相対的に負の電圧がカソードに印加されている。しかし、スケール付着物をはじくために、定期的に短時間、各電圧が相対的に反対の極性に拍動されている。この例においては、時間t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5及びt6〜t7で、相対的に正の電圧がアノードに印加され、相対的に負の電圧がカソードに印加されている。時間t1〜t2、t3〜t4、t5〜t6及びt7〜t8中、各電極に印加される電圧は反転されている。反転した電圧レベルは、非反転電圧レベルと同じ大きさを有することもできるし、望むならば、異なる大きさを有することもできる。
各短時間の極性切り替えの頻度は、望みどおりに選択することができる。反転の頻度が増すと、スケーリングの量は減る。しかし、電極は、反転ごとに少量の白金を損失するおそれがある(白金コートされた電極の場合)。反転の頻度が減ると、スケーリングが増すおそれがある。一例において、矢印300によって示される反転間の期間は約1秒〜約600秒の範囲である。この範囲の外の他の期間を使用することもできる。
電圧が反転される期間もまた、望みどおりに選択することができる。一例において、矢印302によって表される反転期間は約50ミリ秒〜約100ミリ秒の範囲である。この範囲の外の他の期間を使用することもできる。この例において、たとえば時間t2とt3との間の正常な極性の期間303は少なくとも900ミリ秒である。
また、電圧は、選択的に、定期的又は不定期に反転させることができる。ある特定の例において、反転間の期間300は1秒であり、各波形期間中、電極間の電圧は、正常な極性で900ミリ秒間印加されたのち、反転された極性で100ミリ秒間印加される。
これらの範囲により、バルブ系を要することなく、たとえば、各アノードチャンバは実質的に一定のアノードEA液出力を生成し、各カソードチャンバは実質的に一定のカソードEA液出力を生成する。
アノード電極の数がカソード電極の数と異なる、たとえば3:2の比率であるならば、又はアノード電極の表面積がカソード電極の表面積と異なるならば、印加電圧パターンを上記やり方で使用して、より多量のアノード液又はカソード液を生成して、生成される液体の清浄又は衛生化性を強調することができる。たとえば、清浄が強調されるならば、より多数の電極を相対的に負の極性に駆動し(より多くのカソード液を生成する)、より少数の電極を相対的に正の極性に駆動する(より少ないアノード液を生成する)ことができる。衛生化が強調されるならば、より多数の電極を相対的に正の極性に駆動し(より多くのアノード液を生成する)、より少数の電極を相対的に負の極性に駆動する(より少ないカソード液を生成する)ことができる。
アノード液及びカソード液出力が小出しの前に一つの出力流にブレンドされるならば、合わせたアノード液及びカソード液出力は、衛生化よりも清浄を強調する、又は清浄よりも衛生化を強調するように調節することができる。一つの実施態様において、制御回路は、ユーザが清浄モードと衛生化モードとの間で選択することを可能にするさらなるスイッチを含む。たとえば、図1に示す実施態様において、スプレーボトル10は、ボトルに取り付けられるユーザ操作可能な清浄/衛生化モードスイッチを含むことができる。
本開示の一つの例示的実施態様において、手持ちスプレーボトル、たとえば図1及び8に示すものは、チューブ状の電解セル、たとえば図5に示すセル200を収容する。電解セルは、電圧で駆動されると、単位時間あたりアノードEA液よりも多量のカソードEA液を生成することによって増強された清浄性を強調する。セル200中、外側円柱形電極204は、内側円柱形電極206よりも大きな直径を有し、ひいては、より大きな表面積を有する。増強された清浄性を強調するために、制御回路は、駆動電圧パターンの期間の大部分に関して、外側電極204がカソードとして働き、内側電極206がアノードとして働くようにセル200を駆動する。カソードはアノードよりも大きな表面積を有するため、セル200は、単位時間あたりアノード液よりも多くのカソード液をセルの複合出口に通して生成する。図6を参照すると、この例において、制御回路は、時間t0〜t1、t2〜t3、t4〜t5及びt6〜t7で、相対的に正の電圧をアノード(電極206)に印加し、相対的に負の電圧をカソード(電極204)に印加する。時間t1〜t2、t3〜t4、t5〜t6及びt7〜t8中、各電極に印加される電圧は短時間だけ反転される。
この例において、スプレーボトルは通常の水道水のみで満たされる。したがって、セル200を通してポンピングされ、セル200によって電気化学的に活性化される液体は通常の水道水のみからなる。水道水は、本明細書で説明するように電気化学的に活性化され、ブレンドされたアノード液及びカソード液の流れとしてスプレーノズルを通して小出しされる。したがって、スプレー出力は、増強された清浄性を有し、ブレンドされた流れの中のカソード液の量はアノード液の量を超える。代替態様においては、たとえば図6に示す波形を使用して、電極204を主にアノードにし、電極206を主にカソードにすることにより、増強された衛生化性を強調することができる。
電極をスケール除去するためのそのような頻繁な短時間の極性反転はまた、電極をめっきするためにしばしば使用される材料、たとえば白金を電極表面から剥離させる傾向を有することがあることがわかった。したがって、一つの実施態様において、電極204及び206は、めっきされていない電極、たとえば金属電極又は導電性プラスチック電極を含む。たとえば、電極は、めっきされていない金属メッシュ電極であることができる。
11.液体を通して点灯する状態インジケータライト
11.1 図1及び8〜16に示すボトルのための制御回路
本開示のもう一つの局面は、電解セルの機能状態を示す、人が知覚しうるインジケータ、たとえばEA液の酸化還元電位を提供することに関する。本明細書に開示されるスプレーボトル及び/又は他の装置は、出力液の酸化還元電位の視覚的インジケータを含むように改良されることができる。
11.1 図1及び8〜16に示すボトルのための制御回路
本開示のもう一つの局面は、電解セルの機能状態を示す、人が知覚しうるインジケータ、たとえばEA液の酸化還元電位を提供することに関する。本明細書に開示されるスプレーボトル及び/又は他の装置は、出力液の酸化還元電位の視覚的インジケータを含むように改良されることができる。
電解セルによって消費されるパワーのレベルを使用して、セルが正しく作動しているかどうか、ひいては、セルによって生成される液体(散布水、EAアノード液及び/又はEAカソード液)が十分なレベルまで電気化学的に活性化されているかどうかを決定することができる。妥当なレベル未満のパワー消費は、様々な潜在的問題、たとえば、超高純度供給水又は機能生成器内で十分なレベルの電流を導通させないような一般に低い電解質含量(たとえば低いナトリウム/ミネラル含量)を有する供給水の使用を反映することができる。したがって、電流消費量はまた、たとえば高又は低レベルの酸化還元電位を示すことができる。また、ポンプによって引き込まれる電流を使用して、ポンプが正しく作動しているかどうか、又はポンプが失速しているなどの問題があるかどうかを示すこともできる。
図7は、たとえば本明細書に開示される実施態様のいずれかに組み込むことができる、本開示の実施態様のインジケータを有するシステム400のブロック図である。システム400は、電源(たとえばバッテリ)402、制御電子系404、電解セル406、ポンプ408、電流センサ410及び412、インジケータライト414及び416、スイッチ418ならびにトリガ420を含む。簡略化のための、電解セル404の液体入力及び出力は図7には示されていない。システム400のすべての要素は、同じ電源402によって駆動することもできるし、たとえば二つ以上の別々の電源によって駆動することもできる。
制御電子系404は、システム400の現在の作動モード及びユーザ制御入力、たとえばトリガ420に基づいて、電解セル406、ポンプ408ならびにインジケータライト414及び416の作動状態を制御するために結合されている。この例において、スイッチ418は、電源402と制御電子系404との間で直列に結合され、トリガ420の状態に依存して、電源402を制御電子系404のパワー入力に結合し、それから切り離すように働く。一つの実施態様において、スイッチ418は、トリガ420が押されたときには閉じ、トリガ420が解放されたときには開く常時開モメンタリースイッチを含む。
代替例において、スイッチ418は、たとえばトリガ420とは別に動かされるオン/オフトグルスイッチとして構成される。トリガ420は、制御電子系404のイネーブル入力に結合されている第二のスイッチを作動させる。他の構成を使用することもできる。
両実施態様において、トリガ420が押されると、制御電子系404が使用可能になり、電解セル406及びポンプ408を駆動するための適切な電圧出力を生成する。たとえば、制御電子系404は、電解セル406を駆動するための第一の電圧パターン、たとえば本明細書に記載されるパターン及びポンプ408を駆動するための第二の電圧パターンを生成することができる。トリガ420が解放されると、制御電子系は、パワーオフ及び/又は他のやり方で不能にされて、セル406及びポンプ408への出力電圧を生成しなくなる。
電流センサ410及び412が電解セル406及びポンプ408とそれぞれ直列に結合され、それぞれが、セル406又はポンプ406を通して引き出されるそれぞれの電流を表す信号を制御電子系404に提供する。たとえば、これらの信号はアナログ又はデジタル信号であることができる。
ある特定の例において、システム400は、電解セル406によって引き込まれる電流を感知するためのセンサ410を含むが、ポンプ408によって引き込まれる電流を感知するためのセンサ412を含まない。制御電子系404は、マイクロコントローラ、たとえばDigi-Key Corporation(Thief River Falls, Minnesota, U.S.A.)から市販されているMC9S08SH4CTG-NDマイクロコントローラを含み、このマイクロコントローラが、Texas Instruments Corporation(Dallas, Texas, U.S.A.)から市販されているDRV8800フルブリッジモータ駆動回路を制御する。駆動回路は、マイクロコントローラによって制御される電圧パターンにしたがって電解セル406への出力電圧を駆動するHスイッチを有する。Hスイッチは、セル406によって引き込まれる電流を感知するためにマイクロコントローラによって使用されることができる電流感知出力を有する。
制御電子系404は、センサ出力を所定のしきい電流レベル又は範囲に比較したのち、比較の一方又は両方の関数としてインジケータ414及び416を作動させる。しきい電流レベル又は範囲は、たとえば、所定のパワー消費レベルに表すように選択することができる。
インジケータ414及び416それぞれは、視覚的に知覚可能なインジケータ、たとえばLEDを含むことができる。一例において、インジケータライト414及び416は、異なる作動状態を示すための異なる色を有する。たとえば、インジケータライト414は、点灯すると、正しく機能している正常な電解セル及び/又はポンプを示す緑色であってもよく、インジケータライト416は、点灯すると、電解セル及び/又はポンプの作動状態における問題を示す赤色であってもよい。特定の例において、ボトルは、ボトルに含まれる液体の強力な照明のために四つの緑色LED414及び四つの赤色LED416を含む。
図7に示す例において、制御電子系404は、電流センサ410及び/又は412によって感知される電流レベルの関数としてインジケータライト414及び416を作動させる。たとえば、制御電子系404は、感知される電流レベルがしきい値よりも上もしくは下又は範囲内にあるかどうかの関数として、インジケータライトの一方又は両方を消灯(あるいはまた、点灯)することができる。インジケータライト414及び416は、たとえば制御電子系404によって提供される別々のパワー信号及び共通の接地によって作動させることができる。
一つの実施態様において、制御電子系404は、セル406の感知電流レベルがそれぞれのしきい値よりも高い(又は既定範囲内にある)場合、緑色インジケータライト414を定常「オン」状態で点灯させ、赤色インジケータライト416を消灯させる。対照的に、制御電子系404は、セル406の感知電流レベルがそれぞれのしきい値よりも低い場合、赤色インジケータライト416を定常「オン」状態で点灯させ、緑色インジケータライト414を定常「オフ」状態で消灯させる。
ポンプ408によって引き込まれる電流が所定の範囲の外にあるとき、制御電子系404は、緑色インジケータライト414をオン状態とオフ状態との間で変調させる。ポンプ電流には、適当な範囲、たとえば1.5アンペア〜0.1アンペアを使用することができる。他の範囲を使用することもできる。さらなる例において、制御電子系404は、セル406及びポンプ408の感知電流レベルがそれぞれの所定範囲内にある場合、緑色インジケータライト414を定常「オン」状態で点灯させ、赤色インジケータライト416を消灯させ、そうではない場合、赤色インジケータライト416を点灯させ、緑色インジケータライト414を消灯させる。
もう一つの実施態様において、一つ以上のインジケータライトは、感知電流レベルがしきい値よりも高い場合、定常「オン」状態で作動し、電解セル406の感知電流レベルがしきい値よりも低い場合、選択された頻度で「オン」状態と「オフ」状態との間で循環して問題を指示する。他の実施態様において、多数のしきい値及び頻度を使用することができる。また、それぞれが既定範囲内の動作を示す、別々に制御される複数のインジケータライトを使用することもできる。代替的又は追加的に、制御電子系は、たとえば一つ以上のしきい値又は範囲に対する感知電流レベルの関数として一つ以上のインジケータライトの照明レベルを変化させるように構成されることもできる。さらなる例において、電解セル及びポンプの作動状態を別々に示すために別々のインジケータライトを使用することもできる。他の構成を使用することもできる。
11.2 液体を通しての点灯
以下さらに詳細に説明するように、インジケータライト414及び/又は416は、電解セル404による処理の前及び/又は処理の後で液体そのものを照らすために、装置(たとえばスプレーボトル)上に配置されることができる。たとえば、インジケータライトは、点灯すると、装置に対して外にある視点から液体を通して視覚的に知覚することができる可視波長範囲の光束を生成する。たとえば、液体は、光の少なくとも一部分を散乱させて、液体そのものが照らされている視覚的印象を与える。一つの実施態様において、装置は、インジケータ414及び/又は416が点灯したときインジケータによって生成される光の少なくともいくらかを伝送するように配置された、少なくとも半透明である材料及び/又は部分を含む、液体を収容する容器、管腔又は他の要素を含む。この容器、管腔又は他の要素は装置の外から少なくとも部分的に見える。
以下さらに詳細に説明するように、インジケータライト414及び/又は416は、電解セル404による処理の前及び/又は処理の後で液体そのものを照らすために、装置(たとえばスプレーボトル)上に配置されることができる。たとえば、インジケータライトは、点灯すると、装置に対して外にある視点から液体を通して視覚的に知覚することができる可視波長範囲の光束を生成する。たとえば、液体は、光の少なくとも一部分を散乱させて、液体そのものが照らされている視覚的印象を与える。一つの実施態様において、装置は、インジケータ414及び/又は416が点灯したときインジケータによって生成される光の少なくともいくらかを伝送するように配置された、少なくとも半透明である材料及び/又は部分を含む、液体を収容する容器、管腔又は他の要素を含む。この容器、管腔又は他の要素は装置の外から少なくとも部分的に見える。
「少なくとも半透明」とは、半透明、完全に透明及びインジケータからの照明光の少なくともいくらかが材料を通して人に知覚可能であることを意味する語を含む。
図8〜16は、電解セル及び少なくとも一つのインジケータライトを有する、インジケータから照射される光の少なくともいくらかが、ボトルに対して外にある視点から人に知覚可能である手持ちスプレーボトル500及び500′の例を示す。図示する特定のボトル構成及び構造は、非限定的な例として提供しただけである。図8〜16では、同じ又は類似要素に関して同じ参照番号が使用されている。
図8Aを参照すると、ボトル500は、ベース502、ネック504及びバレル又はヘッド506を形成するハウジング501を含む。バレル506の先端は、ノズル508及びドリップ/スプラッシュガード509を含む。ドリップ/スプラッシュガード509はまた、たとえばボトル500をユーティリティカートに吊り下げるのに好都合なフックとしても働く。以下さらに詳細に示すように、ハウジング501は、実質的に対称な左右の側をたとえばスクリューによって取り付けるクラムシェル型構造を有する。ベース502は容器510を収容し、この容器が、処理され、次いでノズル508を通して小出しされる液体のための液溜めとして働く。容器510は、容器510を液体で満たすことができるようベース502を通過して延びるネック及びねじ付き入口(スクリューキャップ付き)512を有する。入口512には、キャップシールを受けるためのねじが切られている。
この例において、ハウジングベース502の側壁は、その周囲に複数の開口又は窓520を有し、これらの開口又は窓を通して容器510を見ることができる。この例において、開口520は、開口内のハウジング材料の不在によって形成されている。もう一つの例において、開口は、少なくとも半透明である材料によって形成される。図8Bに示すもう一つの例においては、ハウジング全体又はハウジングの一部分が少なくとも半透明である。
同様に、容器510もまた、少なくとも半透明である材料で形成されている。たとえば、容器510は、明澄なポリエステル材料のブロー成形物として製造することができる。以下さらに詳細に説明するように、ハウジング501はまた、複数のLEDインジケータライト594、596(図7に示すライト414及び416に対応する)を担持する回路板を含む。ライトは、光を容器510のベース壁に透過させて容器に収容された液体の中に伝送するために、容器510のベースの下方に配置されている。液体は光の少なくとも一部分を散乱させて、液体が照らされている外観を与える。この照明は、ハウジング501に対して外にある視点からでも開口520を通して見える。制御電子系によって制御される光の色及び/又は他の照明特性、たとえばオン/オフ変調、強さなどは、開口510を通して観察することができ、ボトルの機能状態の指示をユーザに与える。矢印522が、容器510の液体を透過し、ボトルの外からでもハウジング510中の開口520を通して見えるインジケータライトの点灯を表す。
たとえば、液体は、電解セル及び/又はポンプが正しく機能していることを示すために、緑色LEDで照らされることができる。したがって、ユーザは、ノズル508から小出しされる処理された液体が、容器510に含まれる供給液に比べて増強された清浄及び/又は衛生化性を有することを保証されることができる。また、容器510中の供給液の照明は、まだ処理されていないとしても、その液体が「特別」であり、増強された性質を有するという印象を与える。
同様に、電解セル及び/又はポンプが正しく機能していないならば、制御電子系404は赤色LEDを点灯させて供給液に赤の外観を与える。これは、問題があり、小出しされる液体が増強された清浄及び/又は衛生化性を有しないかもしれないという印象をユーザに与える。
図8Aに示す例において、照明は容器510を通して見えるが、インジケータライトは、電解セルの上流及び/又は下流の要素を含め、液体入口からボトル及びノズル508までの流路の任意の部分を照らすように配置されることができる。ハウジングは、この照明をユーザが見ることができるよう、所望のやり方で改良されることができる。たとえば、液体は、電解セルの出力からノズル508まで延びる送り出しチューブ中で照らされることもできる。たとえば、バレル506が、送り出しチューブを露出させるための開口を含むように改良されることもできるし、チューブの一部分がバレル506の外面に沿って延びることもできる。
図8Bは、図8Aの実施態様の窓520を有しないボトル500′の斜視図である。この例において、ハウジング全体501又はハウジングの一部分が少なくとも半透明である。たとえば、ハウジング501はポリカーボネート製であることができる。図8Bにおいては、同じ又は類似要素に対して、図8Aで使用されたものと同じ参照番号が使用されている。図8Bには明確には示されていないが、半透明のハウジングの場合、ボトル500′の内部構成部品は、ハウジングに対して外にある視点からでもハウジング501を通して見える。たとえば、容器510(仮想線で示す)及びその中に収容された液体はハウジング501を通して見える。この例においては、四つの赤色LED594及び四つの緑色LED596(同じく仮想線で示す)が対になってボトルの各隅に配設されている。したがって、LED594及び/又は596が点灯すると、液体が光の少なくとも一部分を散乱させて、液体が照らされている外観を与える。この照明は、照明が「窓」520に限定されないことを除いて図8Aに示すものと同じやり方で、ハウジング501に対して外の視点からも見える。
図8Cは、バッテリ充電器(図示せず)のコードに接続するための電力ジャック523を示す、ボトル501′のバレル(又はヘッド)506の後端の斜視図である。ボトル500′が充電式バッテリを収容する例においては、ジャック523を介してこれらのバッテリを充電することができる。
図9〜16は、図8Bに示す特定のボトル500′のさらなる詳細を示す。
図9A及び9Bはハウジング501の左側501Aの斜視図であり、図9Cはハウジング501の右側501Bの斜視図である。
左側501A及び右側501Bは、互いに取り付けられると、ボトルの様々な要素を収容するための複数のコンパートメントを形成する。たとえば、ハウジングベース502は、液体容器510(図8A、8Bに示す)を収容するための第一のコンパートメント531、制御電子系を支持する回路板を収容するための第二のコンパートメント532及び制御電子系を駆動するための複数のバッテリを収容するための第三のコンパートメント533を含む。バレル506は、電解セル及びポンプを収容するためのコンパートメント534を含む。
図10は、ハウジング501の左側501Aに設置された様々な構成部品を示す。容器510がコンパートメント531に設置され、回路板540がコンパートメント532中に設置され、バッテリ542がコンパートメント533中に設置され、ポンプ/セルアセンブリ544がコンパートメント534中に設置されている。容器510、ポンプ/セルアセンブリ及びノズル508を接続する様々なチューブは図10には示されていない。
図11A及び11Bは容器510をさらに詳細に示す。図11Aは容器510の斜視図であり、図11Bは、ハウジング501A中に設置された容器510の入口512の部分断面図である。Oリング548がハウジング501A内で入口512のネックの外径面を封止している。入口512上のねじがキャップ(図示せず)を受けて入口開口を封止する。容器510はさらに、容器510から液体を引き込むためのチューブ(図示せず)を受けるための出口549を含む。チューブは、たとえば図1を参照して説明したような入口フィルタを含むことができる。
図12Aは、ハウジング半部501Aのバレル506中に設置されたポンプ/セルアセンブリの部分拡大図である。図12Bは、ハウジングから取り外したポンプ/セルアセンブリ544の斜視図である。図12Cは、トリガ570を取り外したアセンブリの下斜視図である。
ポンプ/セルアセンブリ544は、ブラケット554内に取り付けられたポンプ550及び電解セル552を含む。ポンプ550は、容器510の出口549から延びるチューブ(図示せず)に流体的に結合された第一のポート555及び別のチューブ(同じく図示せず)を介して電解セル552の入口556に流体的に結合された第二のポート555を有する。
電解セル552は、ノズル508に流体的に結合された出口557を有する。一例において、電解セル552は、図5を参照して説明したチューブ状電解セル200に対応する。しかし、代替態様においては適当な電解セルを使用することができ、セルは、任意の形状及び/又は配置を有することができる。たとえば、セルは、図5に示すような円柱形である電極を有することもできるし、実質的に平坦で平行なプレートを有することもできる。Oリング560がハウジング501のためのノズル508の周囲のシールを提供する。
ボトル500′はさらに、モメンタリーブッシュボタンオン/オフスイッチ572を作動させるトリガ570を含む。トリガ570は、ユーザによって押されると、ピボット574を中心に作動する。ばね576(図12Cに示す)がトリガ570を常時解放状態に偏らせ、ひいてはスイッチ572をオフ状態に偏らせる。スイッチ572は、図10に示す回路板540上の制御電子系に接続するための電気リード578を有する。
図7に示すブロック図を参照して説明したように、トリガ570が押されると、スイッチ572が「オン」状態に作動し、それにより、電力を制御電子系に提供し、それがポンプ550及び電解セル552を付勢する。付勢されると、ポンプ550は、容器510から液体を引き込み、その液体をポンピングして電解セル552に通し、電解セルが混合アノード及びカソードEA液をノズル508に送り出す。また、ポンプ550及び/又は電解セル552が正しく機能しているとき、制御電子系は、回路板上又はボトル500′の中もしくは上の別の場所に設置されたLEDによって容器510内の液体を照らす。
図13はブラケット554をさらに詳細に示す。
図14A及び14Bはトリガ570の斜視図である。トリガ570は、トリガの枢動点を画定するピンを受けるための一組の開口580を有する。
図15A及び15Bは、トリガ570にかぶさるトリガブート584の斜視図である。ブート584は、トリガ570のための保護層を提供し、トリガの周囲のハウジング501の縁を封止する。
図16Aはハウジング半部501Aのコンパートメント532及び533をさらに詳細に示す。図16Bは、コンパートメント532内に取り付けられた回路板540及びコンパートメント533内に取り付けられたバッテリ542を示す。
加えて、回路板540は複数の発光ダイオード(LED)594及び596を含む。この例において、LEDは、LEDから出る光が容器のベースを通して容器510中の液体を照らすよう、回路板540の上面に配置されている。他の配設を使用することもできる。LEDは、たとえば様々な作動状態又は特性を示すために、上記のように様々な色を有することができ、別々に制御されることができる。
12.他の装置における液体を通しての点灯
本明細書に記載される特徴及び方法、たとえば電解セル及びインジケータライトの特徴及び方法は、多様な装置において、たとえばスプレーボトル、可動表面クリーナ及び/又は自立型もしくは壁掛け電解プラットフォームで使用することができる。たとえば、これらは、可動表面クリーナ、たとえば可動ハードフロア表面クリーナ、可動ソフトフロア表面クリーナ又はたとえば硬い床及び軟らかい床の両方もしくは他の表面を清浄するように適合された可動表面クリーナに搭載されて(又は搭載されずに)具現化されることができる。
本明細書に記載される特徴及び方法、たとえば電解セル及びインジケータライトの特徴及び方法は、多様な装置において、たとえばスプレーボトル、可動表面クリーナ及び/又は自立型もしくは壁掛け電解プラットフォームで使用することができる。たとえば、これらは、可動表面クリーナ、たとえば可動ハードフロア表面クリーナ、可動ソフトフロア表面クリーナ又はたとえば硬い床及び軟らかい床の両方もしくは他の表面を清浄するように適合された可動表面クリーナに搭載されて(又は搭載されずに)具現化されることができる。
Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号は、本明細書に記載される特徴及び方法を使用することができる様々な装置、たとえば表面上を移動するように構成された可動体を有する可動表面クリーナを開示している。可動体は、清浄液、たとえば水道水を収容するためのタンク、液体ディスペンサ及びタンクから液体ディスペンサまでの流路を有する。電解セルが流路中に結合されている。電解セルは、イオン交換膜によって分けられたアノードチャンバ及びカソードチャンバを有し、機能生成器を通過した水道水を電気化学的に活性化する。
機能生成器は水道水をアノードEA液及びカソードEA液に転換する。アノードEA液及びカソードEA液は、清浄及び/又は衛生化される表面に別々に適用されることもできるし、たとえば、混合アノード及びカソードEA液を形成するように装置上で混合され、清浄ヘッドに通していっしょに小出しされることもできる。
Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号はまた、本明細書に開示される様々な構造要素及びプロセスを別々又はいっしょに利用することができる他の構造を開示している。たとえば、Fieldらは、アノード及びカソードEA液を生成するための壁掛けプラットフォームを開示している。
これらの装置のいずれも、インジケータの照明が装置に対して外にある視点から液体を通して見える、電解セルの機能的作動状態又は作動特性の視覚的指示を提供するように構成されることができる。インジケータライトは、観察者の直接的視線の中にある必要はなく、視線の外であってもよい。たとえば、照明は、たとえば液体を通しての光の散乱及び/又は回折によって見えるかもしれない。
一例において、壁掛けプラットフォームは、電解セル及びプラットフォームの入口から電解セルを通ってプラットフォームの出口までの液体流路を支持する。流路の少なくとも一部分は半透明であり、プラットフォームの外から見える。プラットフォームはさらに、流路の少なくとも一部分に沿って、たとえばプラットフォームのチューブ及び/又は液溜めに沿って液体を照らすインジケータライト、たとえば図7に示すものを含む。
13.可動表面クリーナ
本明細書に記載される特徴及び方法、たとえば電解セルの特徴及び方法は、多様な用途において、たとえばスプレーボトル、可動表面クリーナ及び/又は自立型もしくは壁掛け電解プラットフォームで使用することができる。たとえば、これらは、可動表面クリーナ、たとえば可動ハードフロア表面クリーナ、可動ソフトフロア表面クリーナ又はたとえば硬い床及び軟らかい床の両方もしくは他の表面を清浄するように適合された可動表面クリーナに搭載されて(又は搭載されずに)具現化されることができる。
本明細書に記載される特徴及び方法、たとえば電解セルの特徴及び方法は、多様な用途において、たとえばスプレーボトル、可動表面クリーナ及び/又は自立型もしくは壁掛け電解プラットフォームで使用することができる。たとえば、これらは、可動表面クリーナ、たとえば可動ハードフロア表面クリーナ、可動ソフトフロア表面クリーナ又はたとえば硬い床及び軟らかい床の両方もしくは他の表面を清浄するように適合された可動表面クリーナに搭載されて(又は搭載されずに)具現化されることができる。
Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号は、本明細書に記載される特徴及び方法を使用することができる様々な装置、たとえば表面上を移動するように構成された可動体を有する可動表面クリーナを開示している。可動体は、清浄液、たとえば水道水を収容するためのタンク、液体ディスペンサ及びタンクから液体ディスペンサまでの流路を有する。電解セルが流路中に結合されている。電解セルは、イオン交換膜によって分けられたアノードチャンバ及びカソードチャンバを有し、機能生成器を通過した水道水を電気化学的に活性化する。
機能生成器は水道水をアノードEA液及びカソードEA液に転換する。アノードEA液及びカソードEA液は、清浄及び/又は衛生化される表面に別々に適用されることもできるし、たとえば、混合アノード及びカソードEA液を形成するように装置上で混合され、清浄ヘッドに通していっしょに小出しされることもできる。
図17は、上記特徴及び/又は方法の一つ以上を具現化することができる、Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号に開示された可動ハード及び/又はソフトフロア表面クリーナ700の例を示す。図17は、そのふたを開放位置で有するクリーナ700の斜視図である。
この例において、クリーナ700は、硬い床面、たとえばコンクリート、タイル、ビニル、テラゾなどを清浄するために使用されるウォークビハインド型クリーナであるが、他の例において、クリーナ700は、本明細書に記載されるような清浄及び/又は衛生化作業を実施するためのライドオン型、アタッチャブル型又はトウビハインド型クリーナとして構成されることもできる。さらなる例において、クリーナ700は、軟らかい床、たとえばカーペット又は、さらなる態様においては、硬い床及び軟らかい床の両方を清浄するように適合されることもできる。クリーナ700は、搭載された電源、たとえばバッテリによって又は電気コードを介して駆動される電気モータを含むことができる。あるいはまた、たとえば、内燃機関システムを単独で、又は電気モータと組み合わせて使用することもできる。
クリーナ700は一般に、ベース702及び上に枢動してベース702の内部へのアクセスを提供することができるようにヒンジ(図示せず)によってベース702の片側に取り付けられたふた704を含む。ベース702は、清浄及び/又は衛生化作業中に処理され、床面に適用される液体又は主清浄及び/又は衛生化液体成分(たとえば通常の水道水)を収容するためのタンク706を含む。あるいはまた、たとえば、液体は、タンク706に収容される前にクリーナ700の上又はクリーナの外で処理されることもできる。加えて、クリーナ700は、清浄される床に適用される前に液体を処理する電解セル708を含む。処理された液体は、直接床に適用することもできるし、たとえば清浄ヘッド710を介して適用することもできる。床に適用される処理された液体は、アノードEA液流、カソードEA液流、アノードEA液及びカソードEA液の両方及び/又は混合アノード及びカソードEA液流を含むことができる。セル408は、イオン選択性膜を含むこともできるし、イオン選択性膜なしで構成されることもできる。
Fieldらの米国特許出願公開公報第2007/0186368A1号はまた、本明細書に開示される様々な構造要素及びプロセスを別々に又はいっしょに利用することができる他の構造を開示している。たとえば、Fieldらは、アノード及びカソードEA液を生成するための壁掛けプラットフォームを開示している。このプラットフォームは、たとえば本明細書に開示されるような制御電圧パターンによって制御することができる。
14.壁掛けプラットフォーム
たとえば、図18は、例示的な実施態様にしたがってプラットフォーム802に取り付けられる清浄液生成装置800の簡略化ブロック図を示す。プラットフォーム802は、床、壁、ベンチもしくは他の表面上の設備に取り付け又は配置される、手で保持される、オペレータもしくは乗り物によって運ばれる、別の装置に取り付けられる(たとえば清浄もしくはメンテナンストローリー又はモップバケツによって運ばれる)、又は人が持ち運ぶように構成されることができる。ある具体的な実施態様において、プラットフォーム802は、清浄装置、たとえばモップバケツ、可動清浄機などに清浄及び/又は衛生化液を装填するための設備の壁に取り付けられる。
たとえば、図18は、例示的な実施態様にしたがってプラットフォーム802に取り付けられる清浄液生成装置800の簡略化ブロック図を示す。プラットフォーム802は、床、壁、ベンチもしくは他の表面上の設備に取り付け又は配置される、手で保持される、オペレータもしくは乗り物によって運ばれる、別の装置に取り付けられる(たとえば清浄もしくはメンテナンストローリー又はモップバケツによって運ばれる)、又は人が持ち運ぶように構成されることができる。ある具体的な実施態様において、プラットフォーム802は、清浄装置、たとえばモップバケツ、可動清浄機などに清浄及び/又は衛生化液を装填するための設備の壁に取り付けられる。
プラットフォーム802は、ソースから液体、たとえば水道水を受けるための入口803を含む。あるいはまた、たとえば、プラットフォーム802は、処理される液体の供給を保持するためのタンクを含むことができる。プラットフォーム802はさらに、一つ以上の電解セル804及び制御回路806(たとえば先に開示したもの)を含む。電解セル804は、本明細書に記載される構造のいずれか又は他の適当な構造を有することができる。プラットフォーム802はまた、本明細書に開示されるものに限定されない他の装置又は構成部品を含むことができる。
電解セル804の出力からの流路又は経路は、アノードEA液及びカソードEA液を別々に小出しするように構成されることもできるし、ブレンドされたアノード及びカソードEA液を出口808に通して小出しするように構成されることもできる。未使用のアノード又はカソード液は、プラットフォーム802上の廃物タンクに送ることもできるし、たとえばドレン出口に送ることもできる。アノードEA液及びカソードEA液の両方が出口808を通して小出しされる実施態様において、出口は、別々のアノード液及びカソード液ポートを有することもできるし、たとえば上記のようにカソード液とアノード液との混合物を送り出す複合ポートを有することもできる。さらには、本明細書の実施態様のいずれかは、電解セルによって生成されるアノード液及び/又はカソード液を収容するための一つ以上の貯蔵タンクを含むことができる。
ある具体的な実施態様において、電解セル804は、少なくとも一つのイオン選択性膜によって分けられて、一つ以上のアノードチャンバ及びカソードチャンバを形成する少なくとも一つのアノード及び少なくとも一つのカソードを含む。出口808は、たとえば、流体バルブ系なしでアノードチャンバ及びカソードチャンバにそれぞれ流体的に結合されている別々のアノード液及びカソード液ポートを有する。制御回路806は、各アノード液ポートが実質的に一定のアノードEA液出力を供給し、各カソード液ポートが実質的に一定のカソードEA液出力を供給するような、図6を参照して先に説明した電圧パターンでアノード及びカソードを付勢する。実質的に一定の相対的に正の電圧がアノードに印加され、実質的に一定の相対的に負の電圧がカソードに印加される。スケール付着物をはじくために、定期的に短時間、各電圧は相対的に反対の極性に拍動される。
アノード電極の数がカソード電極の数と異なる、たとえば3:2の比率であるならば、又はアノード電極の表面積がカソード電極の表面積と異なるならば、印加電圧パターンを上記やり方で使用して、より多量のアノード液又はカソード液を生成して、生成される液体の清浄又は衛生化性を強調することができる。他の比率を使用することもできる。プラットフォーム802はさらに、望むならば、制御回路を操作して、各電極に印加される電圧パターンを選択的に反転させるためのスイッチ又は他のユーザ入力装置810を含み、スイッチの状態に依存して、より多量のアノード液又はカソード液を生成することができる。
15.全面クリーナ
図19は、米国特許第6,425,958号にさらに詳細に記載されている全面清浄アセンブリ980の斜視図である。清浄アセンブリ980は、本明細書に記載された、電極を有する一つ以上の電解セルを有する液体分配経路及び制御回路、たとえば図1又は本明細書に開示された他の実施態様のいずれかを参照して示した又は説明したものを含むように改良されている。
図19は、米国特許第6,425,958号にさらに詳細に記載されている全面清浄アセンブリ980の斜視図である。清浄アセンブリ980は、本明細書に記載された、電極を有する一つ以上の電解セルを有する液体分配経路及び制御回路、たとえば図1又は本明細書に開示された他の実施態様のいずれかを参照して示した又は説明したものを含むように改良されている。
清浄アセンブリ980は、たとえば以下の液体、すなわちアノード液EA水、カソード液EA水、ブレンドされたアノード液及びカソード液EA水又は他の荷電液の一つ以上を、清浄される床に送り出し、場合によっては清浄される床から回収するように構成されることができる。たとえば、水以外の液体又は水に加えて他の液体を使用することもできる。
清浄アセンブリ980は、たとえば、トイレ又は少なくとも一つの硬い面を有する他の部屋の硬い面を清浄するために使用することができる。清浄アセンブリ980は、米国特許第6,425,958号に記載されているような、清浄装置及び表面を清浄するために清浄装置とともに使用される付属品を含む。清浄アセンブリ980は、ハウジング981、ハンドル982、ホイール983、ドレンホース984及び様々な付属品を含む。付属品は、伸縮ハンドル986を有するフロアブラシ985、2ピースダブルベンドワンドの第一のピース987及び第二のピース988ならびに図19には示さない様々な追加的付属品、たとえばバキュームホース、ブロワホース、スプレーホース、ブロワホースノズル、スプレーガン、スキージフロアツールアタッチメント、ガルパツール及びタンク充填ホース(アセンブリ980上のポートに結合することができる)を含むことができる。アセンブリは、タンク又は取り外し可能な液体容器及び回収タンク又は取り外し可能な回収液容器を収容するハウジングを有する。清浄アセンブリ980は、スプレーホースを介して清浄液を表面にスプレーすることによって表面を清浄するために使用される。そして、ブロワホースを使用して、表面をブロー乾燥させ、流体を所定の方向で表面に吹き付ける。バキュームホースは、表面から流体を吸い取り、清浄装置980内の回収タンクに入れて、それにより、表面を清浄するために使用される。バキュームホース、ブロワホース、スプレーホース及び清浄アセンブリ980とともに使用される他の付属品は、清浄装置980とともに容易に持ち運ぶことができる。
加えて、図8〜16に示す実施態様と同様に、図17〜19に示す、又はそれらに関して説明する装置のいずれも、電解セル404による処理の前及び/又は処理の後で液体そのものを照らすように装置上に配置された一つ以上のインジケータライト414及び/又は416(図7のブロック図に示す)を含むことができる。たとえば、インジケータライトは、点灯すると、装置に対して外にある視点から液体を通して視覚的に知覚することができる可視波長範囲の光束を生成する。たとえば、液体は、光の少なくとも一部分を散乱させて、液体そのものが照らされている視覚的印象を与える。一つの実施態様において、装置は、インジケータ414及び/又は416が点灯したときインジケータによって生成される光の少なくともいくらかを伝送するように配置された、少なくとも半透明である材料及び/又は部分を含む、液体を収容する容器、管腔又は他の要素を含む。この容器、管腔又は他の要素は装置の外から少なくとも部分的に見える。
16.図8〜16に示すスプレーボトルの制御回路
図20は、本開示の実例にしたがって図8〜16に示される手持ちスプレーボトル500、500′内の様々な構成部品を制御するための制御回路を示すブロック図である。制御回路の主要構成部品は、マイクロコントローラ1000、DC−DCコンバータ1004及び出力駆動回路1006を含む。
図20は、本開示の実例にしたがって図8〜16に示される手持ちスプレーボトル500、500′内の様々な構成部品を制御するための制御回路を示すブロック図である。制御回路の主要構成部品は、マイクロコントローラ1000、DC−DCコンバータ1004及び出力駆動回路1006を含む。
様々な構成部品へのパワーは、たとえば図16Bに示すようにボトルによって収容されるバッテリパック542によって供給される。具体例において、バッテリパック542は、それぞれが約1.2ボルトの公称出力電圧を有する10個のニッケル金属水素化物バッテリを含む。バッテリは直列に接続されて、公称出力電圧は、約1800ミリアンペア時の容量で約10V〜12.5Vになる。ハンドトリガ570、572(たとえば図8A及び8Bに示す)がバッテリパック542からの12ボルト出力電圧を選択的に電圧レギュレータ1003及びDC−DCコンバータ1004に印加する。適当な電圧レギュレータ、たとえばFairchild Semiconductor CorporationからのLM7805レギュレータを使用することができる。特定の例において、電圧レギュレータ1003は、制御回路内の様々な電気構成部品を駆動するために5ボルト出力電圧を提供する。
DC−DCコンバータ1004は、電解セル552の電極に印加される出力電圧を生成する。コンバータは、電解セルを通過する所望の電流ドローを達成するために、マイクロコントローラによって制御されて駆動電圧をステップアップ又はダウンさせる。特定の例において、コンバータ1004は、ポンプ550が容器510から水をポンピングしてセル552に通し、ノズル508(図8A及び8B)から出すとき、電解セル552を通過する約400ミリアンペアの電流ドローを達成するために、電圧を8ボルト〜28ボルト(又はそれを超える)の範囲でステップアップ又はダウンさせる。必要な電圧は、一部に、セルの電極間の水の導電率に依存する。
特定の例において、DC−DCコンバータ1004は、PICO Electronics, Inc.(Pelham, New York, U.S.A.)からのシリーズA/SM表面実装コンバータを含む。もう一つの例において、コンバータ1004は、ブースト用途で接続される、ON Semiconductor(Phoenix, Arizona, U.S.A)のNCP3064 1.5Aステップアップ/ダウン/反転スイッチングレギュレータを含む。代替態様においては、他の回路を使用することができる。
出力駆動回路1006は、マイクロコントローラ1000によって生成される制御信号の関数として電解セル552に印加される駆動電圧の極性を選択的に反転させる。たとえば、マイクロコントローラ1000は、所定のパターン、たとえば図6を参照して示した及び/又は説明したパターンで極性を交番させるように構成されていることができる。出力ドライバ1006はまた、出力電圧をポンプ550に提供することができる。あるいはまた、たとえば、ポンプ550は、その出力電圧をトリガスイッチ570、572の出力から直接受けることもできる。
特定の例において、出力駆動回路1006は、Texas Instruments Corporation(Dallas, Texas, U.S.A.)から市販されているDRV8800フルブリッジモータ駆動回路を含む。代替態様においては、他の回路を使用することもできる。駆動回路1006は、マイクロコントローラによって制御される電圧パターンにしたがって電解セル552への出力電圧を駆動するHスイッチを有する。Hスイッチはまた、セル552によって引き込まれる電流を感知するためにマイクロコントローラによって使用されることができる電流感知出力を有する。感知抵抗器RSENSEは、感知される電流を表し、フィードバック電圧としてマイクロコントローラ1000に印加される電圧を発生させる。マイクロコントローラ1000は、フィードバック電圧をモニタし、コンバータ1004を制御して、所望の電流ドローを維持するのに適当な駆動電圧を出力する。
マイクロコントローラ1000はまた、フィードバック電圧をモニタして、電解セル552及び/又はポンプ550が正しく作動していることを立証する。上述したように、マイクロコントローラ1000は、出力駆動回路1006によって感知される電流レベルの関数としてLED594及び596を作動させることができる。たとえば、マイクロコントローラ1000は、感知される電流レベルがしきい値よりも上もしくは下又は範囲内であるかどうかの関数として、LED594及び596のセットの一方又は両方を消灯(あるいはまた、点灯)することができる。
特定の実施態様において、マイクロコントローラ1000は、適当なコントローラ、たとえばDigi-Key Corporation(Thief River Falls, Minnesota, U.S.A.)から市販されているMC9S08SH4CTG-NDマイクロコントローラを含むことができる。
図20に示す例において、回路の照明制御部分は、出力抵抗器R1及びR2ならびにプルアップ抵抗器R3、赤色LEDダイオードD1〜D4及びプルダウントランジスタQ1によって形成される第一の「赤色」LED制御レグを含む。マイクロコントローラ1000は、トランジスタQ1をオン及びオフにすることによって赤色LED D1〜D4を選択的に点灯し、消灯する第一の制御出力を有する。回路の照明制御部分はさらに、プルアップ抵抗器R4、緑色LEDダイオードD5〜D8及びプルダウントランジスタQ2によって形成される第二の「緑色」LED制御レグを含む。マイクロコントローラ1000は、トランジスタQ2をオン及びオフにすることによって緑色LED D5〜D8を選択的に点灯し、消灯する第二の制御出力を有する。
制御回路はさらに、マイクロコントローラ1000を再プログラミングするための入力を提供する制御ヘッダ1002を含む。
ある特定の例において、要素1000、1002、1003、1004、1006、R1〜R4、D1〜D8及びQ1〜Q2は、図16Bに示すように、回路板540上に位置する。
加えて、図20に示す制御回路は、図8Cに示すパワージャック523を介して受けられるエネルギーでバッテリパック542内のバッテリを充電するための充電回路(図示せず)を含むことができる。
本明細書に記載される制御機能の一つ以上は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアなど又はそれらの組み合わせとして具現化することができる。そのようなソフトウェア、ファームウェアなどは、コンピュータ読み取り可能な媒体、たとえばメモリ装置上に記憶される。任意のコンピュータ読み取り可能メモリ装置、たとえばディスクドライブ、固体ドライブ、フラッシュメモリ、RAM、ROM、集積回路上のレジスタのセットなどを使用することができる。
一つ以上の実施態様を参照して本開示を説明したが、当業者は、本開示及び/又は請求の範囲の真意及び範囲を逸することなく、形態及び詳細における変更を加えることができることを理解するであろう。
Claims (16)
- 電解セルと、
前記電解セルを通過する液体流路と、
前記流体流路に対して配設されたインジケータライトであって、前記ライトから放出される光束が、装置の前記流体流路の少なくとも一部分を照らし、装置に対して外にある視点から前記流体流路中の液体を通して視覚的に知覚することができるようなインジケータライトと、
前記電解セルの電気的作動特性の関数として前記インジケータライトを点灯させるように構成されている制御回路と、
を含む装置。 - 前記光束の少なくとも一部分が放出するとき透過する、少なくとも半透明である窓を含むハウジングをさらに含む、請求項1記載の装置。
- 前記光束の少なくとも一部分が放出するとき透過する半透明な部分を含むハウジングをさらに含む、請求項1記載の装置。
- 前記液体流路が、前記流体流路に沿って電解セルの上流にある容器を含み、前記インジケータライトが、前記容器内の液体を照らすように配置されている、請求項1記載の装置。
- 前記電解セルと、
前記流体流路中に結合されたポンプと、
前記電解セルによって処理される液体を収容するための、前記流体流路中の容器と、
前記流体流路中のノズルと、
を収容する手持ちスプレーボトルと、を含む、請求項1記載の装置。 - 前記インジケータライトが、前記容器内の液体を照らすように配置されている、請求項5記載の装置。
- 前記容器の少なくとも一部分が少なくとも半透明である、請求項6記載の装置。
- 前記ボトルがさらに、前記容器が中に位置するハウジングを含み、前記ハウジングが、少なくとも半透明である部分を含み、その部分を通して、前記容器内の前記光束の少なくとも一部分が、前記ハウジングに対して外にある視点から見える、請求項7記載の装置。
- 前記電気的作動特性が、前記電解セルによって引き込まれる電流を含む、請求項1記載の装置。
- 前記インジケータライトが、
前記電流が第一の電流範囲内にあるとき前記制御回路によって点灯されるように構成され、前記電流が前記第一の電流範囲の外にあるとき前記制御回路によって消灯されるように構成されている、第一の色を有する第一のインジケータライトと、
前記電流が前記第一の電流範囲の外にあるとき前記制御回路によって点灯されるように構成され、前記電流が前記第一の電流範囲内にあるとき前記制御回路によって消灯されるように構成されている、第二の異なる色を有する第二のインジケータライトと、
を含む、請求項9記載の装置。 - 液体を手持ちスプレーボトルに収容すること、
前記液体を、前記ボトルによって収容された電解セルによって電気分解して、電気分解液を生成すること、
前記電気分解液を小出しすること、
前記電解セルの電気的作動特性を感知すること、
前記電気的作動特性の関数として前記液体又は前記電気分解液の少なくとも一方の少なくとも一部分をインジケータライトで照らして、前記ライトから放出される光束が、前記ボトルに対して外にある視点から、前記流体流路中の前記液体又は前記電気分解液を通して視覚的に知覚することができるようにすること
を含む方法。 - 前記電気的作動特性が、前記電解セルによって引き込まれる電流を含む、請求項11記載の方法。
- 容器と、
ノズルと、
前記容器の内部から前記ノズルまで延びる液体流路と、
前記流体流路中の電解セルと、
前記流体流路中のポンプと、
前記ボトル上の前記流路の少なくとも一部分を照らして、前記ライトから放出される光束が、前記ボトルに対して外にある視点から、前記流路の前記部分を通してのみ視覚的に知覚することができるように配置されているインジケータライトと、
前記電解セルの電気的作動特性の関数として前記インジケータライトを点灯させるように構成されている制御回路と、
を含む手持ちスプレーボトル。 - 前記電気的作動特性が、前記電解セルによって引き込まれる電流を含む、請求項13記載の手持ちスプレーボトル。
- 前記インジケータライトが、
前記電流が第一の電流範囲内にあるとき前記制御回路によって点灯されるように構成され、前記電流が前記第一の電流範囲の外にあるとき前記制御回路によって消灯されるように構成されている、第一の色を有する第一のインジケータライトと、
前記電流が前記第一の電流範囲の外にあるとき前記制御回路によって点灯されるように構成され、前記電流が前記第一の電流範囲内にあるとき前記制御回路によって消灯されるように構成されている、第二の異なる色を有する第二のインジケータライトと、
を含む、請求項14記載の手持ちスプレーボトル。 - 前記インジケータライトが、前記インジケータライトからの光束が、前記電解セルの上流で前記容器に収容された液体を透過するように配置されている、請求項13記載の手持ちスプレーボトル。
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