KR20070016122A

KR20070016122A - 가스 드라이브 전해액 셀

Info

Publication number: KR20070016122A
Application number: KR1020067019838A
Authority: KR
Inventors: 로드니 헤링톤; 그레그 씨. 미크; 케빈 슈왈쯔
Original assignee: 마이옥스코포레이션
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2007-02-07

Abstract

본 발명은 산화제의 생산 동안에 전해액 셀에 관한 것이며, 전해액 셀은 전기분해 동작 동안 완전하게 봉쇄된다. 전기분해 동작 내에 생성된 가스들은, 기본적으로 캐소드 표면에서 유리되는 수소이고, 상기 셀 내의 압력을 증가시키며, 궁극적으로 가스 압력을 이용하여 셀 체임버로부터 산화제를 방출시킨다.

전해액, 전해액 저장 컨테이너, 양 배수 펌프

Description

가스 드라이브 전해액 셀{GAS DRIVE ELECTROLYTIC CELL}

본 발명은 배치 모드(batch mode)에서 동작하고 셀 내에 생성된 가스 압력을 이용하여 전해액 셀로부터 내용물들을 이동시키면서 산화제들을 생산하는 전해액 셀에 관한 것이다.

본 출원은 2001년 7월 16일 출원되고, 제목이 "Portable Water Disinfection System"인, 미국 특허 출원 번호 09/907,092로써 일부 계속 출원(continuation-in-part)이다. 상기 미국 출원의 명세서 및 청구항들이 참조자료로서 본 출원에 합체된다. 본 출원은 또한 본 출원과 함께 같은 날에 출원되고, 제목이 "Electrolytic Cell for Surface and Point of Use Disinfection"인 미국 특허 출원 및 PCT 출원, Attorney Docket 30750-1001과 관련되며, 상기 출원의 명세서 및 청구항들 역시 참조자료로서 본 출원에 합체된다. 본 출원은 또한 2003년 2월 21일 출원되고 제목이 "Electrolytic Cell for Surface and Point of Use Disinfection,"인 미국 특허 출원 번호 60/448,994에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 명세서가 참조자료로서 본 출원에 합체된다.

디멘션하게 안정된 애노드들(Dimensionally stable anodes, DSA)을 이용하는 절연체 기법은 염소 및 다른 혼합 산화제 용액의 생산을 위해 몇 년 동안 이용되고 있다. 디멘션하게 안정한 애노드들은 Beer가 발명한 제목이 "Electrode and Method of Making Same,"인 미국 특허 번호 3,234,110 에서 기술되며, 이것에 의하여 새로운 금속 코팅이 티타늄 기판 위에 적용된다.

막(membrane)들을 갖는 절연체 셀의 예가 deNora 등이 발명한 제목이 "Electrode Cell with Membrane and Method for Making Same,"인 미국 특허 RE 32,077 에서 기술되며, 이것에 의하여 원형의 디멘션하게 안정된 애노드가 상기 애노드 주위를 둘러싼 막 및 상기 애노드/막 어셈블리(assembly) 주위에 동심으로 위치하는 캐소드와 함께 이용된다.

막들을 갖지 않고 디멘션하게 안정된 애노드들을 갖는 전해액 셀이 Gram 등이 발명한 제목이 "Electrolytic Method and Cell for Sterilizing Water."인 미국 특허 번호 4,761,208 에서 기술된다.

상업적인 전해액 셀들은 전해액 디바이스를 통해 흐름(flow)을 생성시키기에 적당한 압력 하에 있을 수도 있고 아닐 수도 있는 플로우-쓰루 구성(flow-through configuration)을 이용한 산화제 생산을 위해 관례대로 이용되어 왔다. 이 구성의 셀들의 예들은 Prasnikar 등이 발명한 제목이 "Electrode and Electrolytic Cell Containing Same,"인 미국 특허 번호 6,309, 523 및 Baker 등이 발명한 제목이 "Electrolytic Cell for Generating Sterilization Solutions Having Increased Ozone Content,"인 미국 특허 번호 5,385,711 및 많은 다른 막 타입 셀들에 기술되어 있다.

다른 구성들에서는, Herrington 등이 발명한 제목이 "Portable Water Disinfection System."인 미국 특허 번호 6,524,475 에서 기술된 바와 같이 산화제가 개방 타입 셀에서 생산되며, 또는 산화제가 주입기 또는 펌프 타입 디바이스에 의해 셀 내로 도입된다.

Herrington 등이 발명한 제목이 " Portable Water Disinfection System."인 미국 특허 출원 번호 09/907,092의 명세서가 본 출원에 참조자료로서 합체되고, 하나의 예가 되는, 셀 체임버(chamber)를 이용한 소독 디바이스들을 기술하며, 이에 의하여 전해액의 전기분해 동안에 수소 가스가 생성되고, 제한적인 저지 밸브 타입 디비아스들을 통해 셀 체임버로부터 산화제를 방출하는 추진력을 제공한다. 이 구성에서는, 비전환된 전해액 또한 수소 가스가 생성되는 것과 같이 셀의 본체로부터 방출된다. 동일한 응용에서 대안적인 구성에서는, 전기분해 동안에 수소 가스 압력이 셀 체임버 내에 포함되지만, 셀 체임버 내의 압력은 가스 부피가 증가함에 따라 셀 체임버의 부피를 계속 증가시키는 스프링 로우디드 피스톤(spring-loaded piston)의 동작에 의해 제한된다. 궁극적으로, 밸브 메커니즘은 개시되고, 스프링 로우디드 피스톤은 셀 체임버 밖으로 산화제를 내보냄으로써 셀 체임버의 전체 부피를 채운다.

본 발명의 현재 실시예에서, 셀 체임버는 가스(예를 들어, 수소 가스)의 축적을 가능하게 하는 셀 상부에서의 비활성 가스 체임버를 통합한다. 가스 압력이 생성되고, 이 압력은 궁극적으로 밸브 메커니즘을 통해 셀의 바닥으로부터 산화제를 방출하는 유일한 추진력으로서 이용된다. 이 메커니즘을 이용하면, 셀 체임버 내의 전해액에 대해 완전한 전해액 전환이 달성되어 최적의 동작 효율을 가능하게 한다.

전기분해로부터 생성되는 가스 압력을 이용하는 다른 발명들 역시 Avedissian 발명한 제목이 "Controlling the Pressure of a Gas Generator."인 미국 특허 번호 4,138,210에서 토치를 위한 공급 가스로서 이용되는 수소 가스의 압력을 생성하고 제어하기 위해 전해액 메커니즘을 이용하는 가스 토치(gas torch)를 기술한다. Seneff 등이 발명한 제목이 "Automatic Chlorinating Apparatus,"인 미국 특허 번호 5,221,451 에서 처리 되는 워터 플로우 스트림(water flow stream) 같이 동일한 압력에서 동작하는 염소 가스 생성 셀에 대해 기술하고 있다. 압력 하에서 물은 차폐된 셀을 통해 흐르며, 셀 내의 전해액 레벨을 보충한다. 전해액 셀 내의 칸막이들은 워터 스트림에서 빨아들이는 염소 가스의 격리를 유지시킨다. 셀 내에 생성된 염소 및 수소 가스는 염소 가스 면과 셀을 통해 흐르는 액체의 압력 사이의 압력 평형을 유지시키므로, 전환되지 않은 전해액이 플로잉 워터 스트림으로 도입되지 않는다. Bae 등이 발명한 제목이 "Gas Pressure Driven infusion System by Hydrogel Electrolysis,"인 미국 특허 번호 5,354,264에서 가스 압력 하에서 인간의 몸으로 운반되는 액체로 된 약의 양을 세밀하게 조절하기 위한 목적으로 전해액 히드로겔(hydrogel) 프로세스에서 산소 및 수소 가스의 생산을 생성 및 제어 하는 시스템이 기술되고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 유체를 처리하는 소독 용액을 생산하는 장치가 된다. 상기 장치는 적어도 하나의 셀을 포함한다. 상기 셀은 적어도 두 개의 전극들을 포함하고, 여기서 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 캐소드를 포함하며, 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 애노드를 포함한다. 상기 장치는 적어도 하나의 캐소드와 적어도 하나의 애노드 사이에 전위를 제공하기 위한 제어 회로를 포함하며, 여기서 상기 제어 회로는 적어도 하나의 캐소드 및 적어도 하나의 애노드와 전기 접촉을 한다.

산화제들의 생성 동안, 전해액은 애노드와 캐소드 사이의 셀 하우징 내에 위치하고, 제어된 전하는 적어도 하나의 캐소드 및 하나의 애노드로부터 전해액을 통해 통과하며, 따라서 전해액 내에 적어도 하나의 산화제를 생성시킨다. 제어 회로와 전기 접촉 상태에 있는 에너지 소스는 미리 결정된 전하 값을 가지면서 제어된 전하를 전달한다.

전기분해 완료 후에 셀 내의 내용물을 배출하는데 생성된 가스 압력의 이용목적을 위한 압력 하에서 전해액 셀의 상부 공간은 생성된 가스를 축적한다.

전기분해 전에, 전해액이 입구(inlet) 포트를 통해 셀 내에 도입된다. 입구 포트는 전해액이 셀로 진입한 후에 입구 포트를 봉쇄하는 밸브 같은 입구 포트 메커니즘을 포함한다. 셀은 또한 출구(outlet) 포트 및 전기분해 동안에 출구 포트를 봉쇄하는 밸브 같은 출구 포트 메커니즘을 포함한다. 전기분해 후에, 출구 포트 메커니즘이 개시되어 출구 포트를 통해 전기분해된 산화제의 배출을 가능하게 한다.

바람직한 실시예에서, 상기 장치는 셀 내부로 전해액의 전달을 위한 양 배수 펌프(positive displacement pump)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 입구 포트 메커니즘은 셀 내부로 전해액의 전달을 가능하게 하는 제어 밸브를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 입구 포트 메커니즘은 셀 내부로 전해액의 전달을 가능하게 하는 이중 제어 밸브를 포함하며, 동시에 셀 밖으로 가스 배출을 가능하게 한다. 전기분해 전에 충전(fill) 동작 동안에, 가스 배출은, 시스템 설계에 따라서, 셀 내의 한정된 공간에서 형성되는 가스 압력으로부터 제한 없이 전해액을 셀 내부로 흐르게 하기 위하여 요구될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 입구 포트 메커니즘은 전해액을 셀 내부로 전달가능하게 하는 저지(check) 밸브를 포함한다. 전기분해 동안에 저지 밸브는 셀 밖의 가스 및 유체의 흐름을 제한한다.

본 발명의 장치는 전해액 저장 컨테이너를 포함한다. 진해액 저장 컨테이너는 장치의 영구적인 부분일 수 있으며, 또는 대체 가능한 전해액 저장 컨테이너일 수 있다. 전해액 저장 컨테이너로부터 전해액의 자유로운 흐름을 가능하게 하기 위하여, 상기 컨테이너는 전해액 저장 컨테이너 내에서 음(negative) 압력을 감소시켜 상기 컨테이너로부터 전해액의 자유로운 흐름을 가능하게 하는 배출구 밸브를 포함한다. 상기 바람직한 실시예에서, 전해액 저장 컨테이너는 상기 컨테이너로부터 전해액의 손실 없이 시스템으로부터 상기 컨테이너의 제거를 가능하게 하는 상기 컨테이너 배출 포트 상의 급속 단절 밸브를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 전해액 저장 컨테이너는 콜랩서블(collapsible)하다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 상기 장치는 전해액 저장 컨테이너를 시스템과 관련시키는 마이크로프로세서를 포함한다. 전해액 저장 컨테이너의 잔여 내용물들은 장치의 동작들의 수를 기록하여 각 동작 주기 동안 이용되는 전해액의 용량을 알고 있는 마이크로프로세서에 의하여 결정될 수 있다.

장치는 또한 산화제 용액에 의해 처리될 유체의 저장을 위한 유체 저장 컨테이너를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 유체 저장 컨테이너는 산화제 측정 디바이스를 포함한다. 상기 바람직한 실시예에서, 산화제 측정 디바이스는 염소 측정 디바이스다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 염소 측정 디바이스는 일반적으로 "센서 온 칩"(sensor-on-a-chip)으로 칭하는 고체 상태의 반도체가 된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 산화제 측정 디바이스는 산화 환원 전위(OPR) 측정 디바이스를 포함한다. ORP 측정 디바이스의 정확도를 보장하기 위하여, 산화제 센서는 또한 온도 및 pH를 측정하여 온도 및 pH에서의 변화에 대하여 ORP 값을 조정하기 위한 디바이스를 포함한다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 장치는 유체 저장 컨테이너 대신에 산화제 저장 컨테이너를 포함한다. 대안적으로, 장치는 처리되기 위해 선택된 소스에 직접 산화제들의 주입을 위한 포트를 포함한다. 처리될 소스는 물 탱크 같은 폐쇄된(closed) 유체 본체, 수영장 같은 개방 유체, 흐르는 유체를 포함하는 파이프, 냉각탑 안에 있는 것과 같은 우물, 웅덩이, 물통, 및/또는 가스 스트림 내에서 구성성분들을 산화시키기 위해 다른 가스 스트림 또는 공기통 같은 가스 스트림으로 산화제을 스프레이하기 위한 플래넘(plenum)이 될 수 있다.

본 발명의 장치는 또한 바람직하게 마이크로프로세서 제어 시스템을 포함한다. 상기 제어 시스템은 애노드 및 캐소드에 대한 전력을 측정하고 제어하며, 입구 포트 공급 메커니즘의 활성화, 출구 포트 메커니즘, 및 산화제 측정 디바이스를 제어한다. 또한, 장치는 전해액 저장 컨테이너를 시스템과 관련시키기 위해 전해액 저장 컨테이너 마이크로프로세서를 포함한다. 전해액 저장 컨테이너 마이크로프로세서는 전해액 저장 컨테이너에서 이용가능한 잔여 용량 및 잔여 싸이클 수 결정 목적을 위해 전해액 저장 컨테이너와 연관된 전해액 싸이클 수의 기록을 계속한다. 이러한 수단에 의해, 전해액 저장 컨테이너는 시스템에서 제거될 수 있으며, 대안적인 전해액 저장 컨테이너에 의해 대체될 수 있다. 상기 마이크로프로세서에 기록된 데이타는 장치의 제어 시스템이 각각의 단일한 전해액 저장 컨테이너에서의 잔여 전해액을 파악하는 것을 가능하게 한다.

대체로, 본 발명의 주요한 목적은 한정된 셀 내에서 전극들 위에 있는 가스체임버 공간을 이용하는 배치 모드 전해액 셀을 제공하는 것이다. 전기분해 동안에, 가스들은, 기본적으로 수소 가스, 셀 배출구 밸브를 통해 전해액 셀로부터 처리될 유체 또는 산화제 저장 컨테이너로 생성된 산화제를 방출하기 위해 이용된다.

본 발명의 주요한 장점은 전해액 셀로부터 처리될 유체에 산화제를 방출하는 추진력을 제공하는데 전해액 셀 내에서 전극들 위에 있는 단일의 가스 체임버 공간이 이용되는 것이다. 이 구성은 효율적인 동작을 위해 전해액에 대한 완전한 전기분해을 가능하게 하며, 이 구성은 처리될 유체에 산화제를 전달하기 위한 독립된 펌핑 디바이스들 또는 셀을 통한 흐름(flow-through cell)에 의존하지 않는다. 전기분해 과정에서 생성된 가스 압력은 셀로부터 산화제를 전달하는 힘을 제공하는데 이용된다. 이 구성은 다른 저(low) 유체 용량 시스템 또는 소비자 디바이스들에서의 응용들을 위해 매우 저비용의 제조를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 새로운 특징들, 그리고 또한 본 발명의 적용 범위는 첨부된 도면들과 함께 아래의 상세한 설명에서 부분적으로 개시되고, 아래 내용의 검토 하에 당업자에게 자명할 것이며, 본 발명의 실시에 의해 배울 수 있다. 본 발명의 목적들 및 장점들은 첨부된 청구항들에서 특별히 지적한 조합들 및 수단들에 의해 실현되고 달성될 수 있다.

본 명세서에 합체되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 여러가지 실시예들을 설명하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 기여한다. 상기 도면들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 목적으로 이해되야 한다.

도 1은 전극들 위에 있는 가스 체임버 공간을 구비한 전해액 셀의 뷰(view)를 나타낸다.

도 2는 가스 체임버을 구비한 전해액 셀로 전해액을 전달하기 위해 펌프를 이용한 시스템 구성을 나타낸다.

도 3은 가스 체임버을 구비한 전해액 셀로 전해액을 전달하기 위해 중력을 이용한 시스템 구성을 나타낸다.

도 4는 전해액을 가스 체임버을 구비하여, 전해액을 전해액 셀로 전달하기 위해 중력을 이용하는 충전 동안에 셀 체임버를 벤트(vent)하는 이중 밸브 메커니즘 및 시스템 구성을 나타낸다.

본 발명은 표면들, 유체들, 또는 공기중 오염물질들을 살균하는데 이용되는 산화제들의 생성을 위한 절연체 셀 및 방법들을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 도 1을 참조하면, 전해액(14), 바람직하게, 소듐 염화물 염류 용액(sodium chloride brine solution)이 양(positive) 애노드(17) 및 음(negative) 캐소드(18)를 포함하는 셀 하우징(cell housing)(12)내로 도입되며, 여기서 전해액(14)은 전기분해로 전해액 셀(10)의 한정된 공간 내에 산화제 용액으로 전환된다. 산화제 생성을 위한 전해액은 본 발명과 일치하므로 유용하다.

전기 분해 동안, 수소 가스는 캐소드(18)에서 유리(liberate)되며, 상부 공간(13)에 축적된다. 수소 가스가 상부 공간(13)에서 축적됨에 따라, 가스 압력은 잘 알려진 가스 방정식, PV=nRT에 따라 증가하며, 여기서 P는 가스 압력, V는 공간의 부피, n은 가스의 몰수, R은 몰 가스 상수, 및 T는 절대 온도가 된다. 가스 압력은 입구 밸브(15) 및 출구 밸브(16) 모두가 닫혀있는 경우에 증가한다.

공정을 개시하기 위해, 출구 밸브(16)는 닫혀 있고 입구 밸브(15)는 열려 있게 된다. 전해액(14)은 중력 공급에 의해 셀 하우징(12)내로 도입되거나 또는 펌프 같은 유체 전달 디바이스를 이용함으로써 전해액(14)이 셀 하우징(12)의 내부로 도입된다.

전해액(14)이 하우징(120 내로 도입된 후에, 입구 밸브(15)가 닫혀 지고, 전력이 양 전극, 애노드(17), 및 음 전극, 캐소드(18)를 거쳐 공급된다. 애노드(17) 및 캐소드(18)는 셀 하우징(12)으로 봉쇄된다.

전기 분해 동안, 수소 가스는 캐소드(18)의 표면에서 생성된다. 수소 가스 방울들이 발생하고 상부 공간(13)에 축적된다. 전기 분해가 계속됨에 따라, 상부 공간(13) 내에 가스 압력이 상승하여 셀 하우징(12) 내에 압력을 발생시킨다. 적절한 설계에 의해, 대략 전해액(14) 내의 모든 소듐 염화물이 효율적으로 산화제로 전환된다.

상부 공간(13)의 용량은 셀 하우징(12) 내에 형성되는 압력을 결정한다. 요구되는(desired) 적절한 압력은 시스템 설계의 함수이고, 또한 셀 하우징(12) 내의 산화제 내용물들을 산화제 저장 디바이스, 또는 바람직하게, 처리될 유체로 배출하기 위해 필요하므로 요구되는 압력의 함수이다. 처리될 유체는 제로 압력일 수 있으며, 또는 일반적인 물 공급 시스템 같은 임의의 다른 압력일 수 있다.

전해액(14)의 전기 분해로부터 생성되는 산화제는 출구 밸브(16)를 개방함으로써 셀 하우징(12)으로부터 배출된다. 전기 분해 과정에서 생성되는 대부분의 수소 가스 또한 출구 밸브(16)를 통하여 셀 하우징(12)으로부터 배출된다. 산화제의 효율적인 생성은 앞서 기술된 연속적인 일괄 시퀀스들로 생성될 수 있으며, 전기 분해 과정에서 생성된 가스 압력을 이용하여 산화제를 처리될 유체 내에 도입하기 위해 보조 펌프들 또는 전달 디바이스들 없이도 필요한 힘을 제공할 수 있다.

본 발명에 대한 시스템의 바람직한 실시예는 도 2에서 나타난다. 상기 바람직한 실시예에서, 전해액 셀(10)은 전해액 저장 컨테이너(38)로부터 전해액(14)을 수용한다. 전기 분해는 셀(10) 내에서 일어나며, 결과물인 산화제 용액은 이후 유체 저장 디바이스(44) 내의 처리될 유체(46)에 전달되며, 유체 저장 디바이스(44) 는 압력 하에 있을 수 있거나 또는 있지 않을 수 있다.

상기 바람직한 실시예에서, 전해액 저장 컨테이너(38)는 새로운 전해액 저장 컨테이너(38)에 의해 후속적인 대체를 위한 제거가능하다. 전해액 저장 컨테이너(38)는 배출구 밸브(42)를 포함하며, 컨테이너(38)에서 전해액(40)을 뽑아내는 것 같이 배출구 밸브(42)는 전해액 저장 컨테이너(38)에 공기의 도입을 가능하게 하며, 이에 의하여 컨테이너(38)에서의 음 압력을 예방하게 된다. 전해액 저장 컨테이너(38)는 급속 단절 셀프-봉쇄 밸브(36)(quick disconnect self-sealing valve) 수단들에 의해 시스템으로부터 신속하게 제거될 수 있다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 컨테이너(38)는 전체 시스템과 컨테이너(38)를 관련시키는 마이크로칩 디바이스를 포함하며, 시스템 주기의 수에 기초하여 컨테이너(38) 내용물들의 용량에 대해 전자적인 모니터링을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 전해액 저장 컨테이너(38)는 염수(brine) 생성 디바이스로서 대체될 수 있다. 염수 생성 디바이스는 소금(salt), 바람직하게는 할로겐 소금으로 가득차며, 물과 할로겐 소금을 혼합하여 액체의 염수 용액을 생산한다. 상기 액체의 염수 용액은 전해액(40)과 같은 역할을 수행한다.

상기 바람직한 실시예에서, 펌프 헤드와 함께 꼭 필요한 입구 밸브(32) 및 출구 밸브(34)를 갖는 다이어프램(diaphragm) 타입 펌프 같은 양 배수 펌프에 의해 전해액(40)이 전해액 셀(10)로 전달된다. 앞서 기술된 바와 같이, 전해액의 전기 분해는 셀(10) 내에서 일어나며, 이에 의하여 전해액(14)을 소독 산화제들로 전환시킨다. 셀(10)의 적당한 사이징(sizing)에 의해, 전해액(14)의 농도, 그리고 전력 의 양 및 지속 기간이 셀(10) 내의 전해액(14)에 공급되며, 전해액(14)의 매우 효율적인 전환이 용이하게 된다.

산화제들의 생산과 함께, 가스가 상부 공간(13) 내에서 생성되며, 이에 의하여 압력이 나타나게 된다. 전기 분해의 완료 하에, 배출구 밸브(16)가 개방되어 액체 저장 컨테이너(44)에 산화제의 배출을 가능하게 한다.

상기 바람직한 실시예에서, 출구 밸브(16)는 바람직하게 솔레노이드 밸브가 된다. 처리될 액체는 컨테이너(48) 내에 담겨 있다. 이 컨테이너(48)는 물 저장 탱크일 수 있다. 대안적인 실시예들은, 표면들(예를 들어, 스프레이 병)을 소독하는데 이용될 수 있으면서 처리되고 있는 액체를 담고 있는 컨테이너를 포함한다.

상기 바람직한 실시예에서, 시스템은 마이크로프로세서(50)에 의해 제어된다. 상기 바람직한 실시예에서, 시스템은 유체 저장 컨테이너(44) 내의 잔여 산화제의 값(바람직하게 염소의 잔여 값)을 유지시키는 배치 프로세스가 된다. 유체 저장 컨테이너(44)는 산화제 잔여 모니터링 디바이스(바람직하게 염소 센서[48])를 포함한다.

대안적인 실시예에서, 산화제 잔여 모니터링 디바이스는 집적 회로 디바이스 상에 탑재된 산화 환원 전위(OPR) 센서 또는 염소 센서(별칭은 염소 센서 온 칩)를 포함한다.

상기 바람직한 실시예에서, 유체 저장 컨테이너(44)에서 유체 레벨은 요구되는 산화제의 잔여 값을 유지하는데 중요하지 않다. 염소 센서(48)는 마이크로프로세서(50)를 통해 염소의 잔여 값을 모니터한다. 만약 염소의 잔여 값이 요구되는 값 보다 작은 경우, 마이크로프로세서(50)는 셀(10)에서 산화제의 다른 배치 프로세스를 생산하도록 시스템에 지시한다. 이러한 동작 모드에서, 처리될 유체의 산화제 요구도 유체 저장 컨테이너(44) 내에서 유체의 용량도 요구되는 염소의 잔여 값을 유지시키는데 중요한 것이 아니다. 만일 염소의 잔여 값이 충분하지 않다면, 마이크로프로세서(50)는 요구되는 염소의 잔여가 유지될 때 까지 배치들로 산화제를 생성하는 것을 계속한다.

도 3에서 나타난 대안적인 실시예에서, 전해액은 중력에 의해 도 2에서 나타나는 유체 전달 펌프(30) 대신에 입구 솔레노이드 밸브(60)를 통하여 전달된다. 유체 전달 라인 사이즈들이 적당하게 정해지게 되어, 전해액의 점성 유체 효과들 또는 유체 전달 라인에서의 배출구 가스들의 전달을 예방할 수 있는 수압 측정(hydraulic locking)으로 인한 흐름 저항을 피할 수 있다면 입구 솔레노이드 밸브(60)를 사용한 동작 방식이 잘 이루어지게 된다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 입구 솔레노이드 밸브(60)는 간단한 저지 밸브로 대체된다. with 마이크로프로세서(50)를 통한 적절한 타이밍을 이용하게 되면, 배치 프로세스는 애노드(17) 및 캐소드(18) 및 개방 출구 솔레노이드 밸브(16)로부터 전력을 제거함으로써 종료된다. 셀(10)의 내용물들이 배출될 때, 출구 솔레노이드 밸브(16)는 전해액(40)이 셀(10)로 흐르기에 충분하게 오랫 동안 개방되어 있으며, 이후 출구 솔레노이드 밸브(16)는 닫혀 진다. 전해액은 입구 저지 밸브를 통해 흐르며, 저지 밸브는 전해액(40)이 셀(10)로 진입한 후에 닫혀지게 된다. 입구 저지 밸브는 가스의 흐름이 전해액 저장 컨테이너(38) 방향으로 반대로 움직이 는 것을 방지한다.

도 4에서 나타나는 대안적인 실시예에서, 전해액은 중력에 의해 이중 입구 밸브(70) 및 (72)를 통해 전달되며, 이 이중 입구 밸브는 또한 배출 라인을 합체시켜 전해액 셀(10) 내의 압력을 경감시켜 셀(10)으로 전해액(40)의 자유 흐름을 가능하게 한다.

본 발명의 응용들은 특히 가정 사용 및 소비 시장을 위한 저비용 물 처리 시스템들에 적용가능하다. 하지만, 본 발명이 표면 클리닝을 위한 스프레이 병 응용들, 휴대용 물 처리 시스템들, 폐수 처리 시스템들, 수영장 처리 시스템들, 냉각탑 처리 시스템들, 및 다른 응용들을 포함하는 다양한 응용들에서 이용될 수 있으며, 여기서 소독제는 유체를 처리하기 위해 이용된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명이 이러한 바람직한 실시예들과 관련하여 상세하게 기술되었지만, 다른 실시예들도 동일한 결과들을 달성할 수 있다. 본 발명에 대한 수정들 및 변형들이 당업자에게 자명할 것이며, 첨부된 청구항들은 이러한 모든 변형들 및 등가물들을 커버하도록 의도된다. 앞서 인용된 모든 참고 문헌들, 출원들, 특허들, 및 공보들에 대한 개시들 전체는 본 출원에 참조 자료로서 합체된다.

Claims

적어도 하나의 셀과, 상기 셀은 적어도 두 개의 전극들을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 캐소드를 포함하고 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 애노드를 포함하며;

상기 적어도 하나의 캐소드 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 애노드 중 적어도 하나 사이에 전위를 제공하기 위한 제어 회로와, 여기서 상기 제어 회로는 상기 적어도 하나의 캐소드 및 상기 적어도 하나의 애노드와 전기 접촉을 하고;

상기 셀에 배치하기 위한 전해액과, 상기 전위는 제어된 전하가 전해액을 통해 상기 적어도 하나의 캐소드로부터 상기 적어도 하나의 애노드로 진행하도록 하며, 이에 의하여 전해액 내에 적어도 하나의 산화제를 생성시키며;

상기 제어 회로와 전기 접촉을 하는 에너지 소스와, 여기서 상기 제어 회로는 전하를 운반하고;

생성된 가스 압력을 이용하여 전기분해 후에 상기 셀의 내용물들을 방출하기 위한 압력 하에서 적어도 하나의 생성된 가스 축적하는 상기 전해액 셀 내의 상부 공간과;

전해액의 도입을 위한 입구 포트와; 그리고

상기 출구 포트를 통해 전기분해된 산화제의 배출을 가능하게 하는 출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입구 포트를 밀봉하는 입구 포트 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 입구 포트 메커니즘이 상기 셀 내부로 전해액 전달을 위한 양 배수 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 입구 포트 메커니즘이 상기 셀 내부로 전해액의 전달을 가능하게 하는 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 입구 포트 메커니즘이 상기 셀 밖으로 가스를 배출하는 것을 가능하게 하는 동시에 상기 셀 내부로 전해액의 전달을 가능하게 하는 이중 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입구 포트 메커니즘이 전기분해 동안에 상기 셀 밖으로 유체들 및 가스 의 흐름을 제한하는 동시에 상기 셀 내부로 전해액의 전달을 가능하게 하는 저지 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 출구 포트를 봉쇄하는 출구 포트 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

전해액 저장 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너가 대체가능한 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너가 상기 전해액 저장 컨테이너 내의 압력 경감을 위해 배출 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너가 상기 셀로 전해액의 흐름을 가능하게 하고, 상기 급속 단절 밸브에서 상기 전해액 저장 컨테이너가 단절되었을 경우에 상기 전해액 저장 컨테이너로부터 전해액의 흐름을 중지시키는 급속 단절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 8 항에 있어서,

마이크로프로세서 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 마이크로프로세서 회로가 상기 전해액 저장 컨테이너와 상기 셀을 관련시키고, 상기 셀 내에 발생하는 전해액에서 산화제로의 전환 싸이클들의 수에 의해 상기 전해액 저장 컨테이너의 용량을 측정하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

유체 저장 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

산화제 측정 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

잔여 염소 측정 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 잔여 염소 측정 디바이스가 마이크로프로세서 "센서 온 칩" 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

마이크로프로세서 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 마이크로프로세서 회로가 "센서 온 칩" 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 14 항에 있어서,

산화 환원 전위(ORP) 측정 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 20 항에 있어서,

온도와 pH로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터를 측정하고 상기 적어도 하나의 파라미터에서의 변화에 대해 상기 산화 환원 전위(ORP)를 조정하기 위한 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

산화제 저장 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

처리될 소스에 산화제들의 주입을 위한 포트를 더 포함하여 구성되며, 여기서 상기 소스가 적어도 폐쇄된 유체 본체, 개방 유체 본체, 흐르는 유체를 포함하는 파이프, 우물, 웅덩이, 물통, 및 플래넘으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생 산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

마이크로프로세서 제어 시스템을 더 포함하여 구성되며, 여기서 상기 마이크로프로세서 제어는 상기 애노드, 상기 캐소드, 상기 입구 포트, 상기 출구 포트, 및 측정 디바이스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 과정 또는 디바이스를 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 24 항에 있어서,

전해액 저장 컨테이너 및 마이크로프로세서 제어 시스템을 더 포함하여 구성되며, 여기서 상기 마이크로프로세서 제어 시스템은 상기 전해액 저장 컨테이너와 상기 마이크로프로세서 제어 시스템을 관련시키기 위한 전해액 저장 컨테이너 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 24 항에 있어서,

전해액 저장 컨테이너 및 마이크로프로세서 제어 시스템을 더 포함하여 구성되며, 여기서 상기 마이크로프로세서 제어 시스템은 상기 전해액 저장 컨테이너에서 이용 가능한 잔여 용량 및 잔여 싸이클 수를 결정하는 목적을 위해 상기 전해액 저장 컨테이너와 연관된 전해액 싸이클 수의 기록을 계속하기 위해 전해액 저장 컨테이너 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 회로가 제어된 전하를 운반하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 제어된 전하가 미리 결정된 전하 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 장치.
적어도 하나의 셀을 제공하는 단계와, 상기 셀은 적어도 두 개의 전극들을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 캐소드를 포함하고 적어도 하나의 전극은 적어도 하나의 애노드를 포함하며;

전기 접촉을 형성하여 제어 회로를 통해 적어도 하나의 캐소드와 적어도 하나의 애노드 사이에 전위를 제공하는 단계와;

입구 포트를 통해 셀 내에 전해액을 도입하는 단계와, 여기서 상기 전위는 전하가 전해액을 통해 적어도 하나의 캐소드로부터 적어도 하나의 애노드로 진행하게 하며, 이에 의하여 전해액 내에 적어도 하나의 산화제가 생성되며;

전해액 셀 내의 상부공간에서의 압력하에서 적어도 하나의 생성된 가스를 축적하여, 전기분해 후에 생성된 가스 압력을 이용하여 상기 셀의 내용물들을 방출하는 단계와; 그리고

출구 포트를 통해 전기분해된 산화제를 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

양 배수 펌프를 통해 상기 셀 내부로 전해액을 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 셀 내부로 전해액의 전달 및 제어 밸브를 포함하는 입구 포트 메커니즘의 제공을 더 포함하는 적어도 하나의 셀을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

이중 제어 밸브를 포함하는 입구 포트 메커니즘의 제공 및 상기 셀 내부로 전해액의 전달을 더 포함하고 동시에 상기 셀 밖으로 가스를 배출하는 것을 가능하게 하는 적어도 하나의 셀을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

저지 밸브를 포함하는 입구 포트 메커니즘의 제공 및 전기분해 동안에 상기 셀 밖으로 유체들 및 가스의 흐름을 제한하는 동시에 상기 셀 내부로 전해액의 전달을 더 포함하는 하나의 셀을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

전해액 저장 컨테이너를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너를 대체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

배출 밸브를 통해 상기 전해액 저장 컨테이너 내의 압력을 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너에 대한 급속 단절 밸브를 제공하는 단계와;

상기 셀로 전해액의 흐름을 가능하게 하며; 그리고

상기 급속 단절 밸브에서 상기 전해액 저장 컨테이너가 단절되었을 경우에 상기 전해액 저장 컨테이너로부터 전해액의 흐름을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

마이크로프로세서 회로를 통해 상기 전해액 저장 컨테이너와 상기 셀을 관련시키고, 상기 셀 내에 발생하는 전해액에서 산화제로의 전환 싸이클들의 수에 의해 상기 전해액 저장 컨테이너의 용량을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

유체 저장 컨테이너의 제공 및 상기 컨테이너 내에 유체를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

산화제 측정 디바이스의 제공 및 상기 디바이스를 이용하여 산화제를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

잔여 염소를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

마이크로프로세서 "센서 온 칩" 디바이스를 이용하여 파라미터를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

산화 환원 전위를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 43 항에 있어서,

온도와 pH로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터의 측정 및 상기 파라미터에서의 변화에 대해 상기 산화 환원 전위 값을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

산화제 저장 컨테이너의 제공 및 상기 컨테이너에 산화제를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

처리될 소스에 적어도 하나의 산화제 주입 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 소스가 폐쇄된 유체 본체, 개방 유체 본체, 흐르는 유체를 포함하는 파이프, 우물, 웅덩이, 물통, 및 플래넘으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

마이크로프로세서 제어 시스템을 더 포함하며, 상기 마이크로프로세서 제어 시스템을 이용하여 상기 애노드, 상기 캐소드, 상기 입구, 상기 출구, 및 측정 디바이스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 프로세스 또는 디바이스를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너와 마이크로프로세서 제어 시스템을 관련시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전해액 저장 컨테이너에서 이용 가능한 잔여 용량 및 잔여 싸이클 수를 결정하는 목적을 위해 상기 전해액 저장 컨테이너와 연관된 전해액 싸이클 수의 기록을 계속하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

전해액의 도입 후에 입구를 완전하게 봉쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.
제 29 항에 있어서,

전기분해된 산화제을 배출하기 전에 출구를 완전하게 봉쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 처리를 위한 소독 용액을 생산하는 방법.