KR20110059609A - Apparatus having electrolysis cell and indicator light illuminating through liquid - Google Patents
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Abstract
장치(10, 400, 500, 500', 700, 800, 980)가 제공되며, 이 장치는 전기분해 전지(18, 50, 80, 406, 552, 708, 804), 전기분해 장치를 통과하는 액체 유동 경로 및 지시등(414, 416, 594, 596)을 포함한다. 지시등은 전기분해 전지의 동작 특성의 함수로서 조명되고, 지시등으로부터 방사되는 광속(522)은 유동 경로의 적어도 일부를 따라 액체를 조명한다.Apparatus 10, 400, 500, 500 ', 700, 800, 980 are provided, which are electrolytic cells 18, 50, 80, 406, 552, 708, 804, liquid passing through the electrolysis apparatus Flow paths and indicator lights 414, 416, 594, 596. The indicator light is illuminated as a function of the operating characteristics of the electrolysis cell, and the luminous flux 522 emitted from the indicator light illuminates the liquid along at least a portion of the flow path.
Description
본 발명은 유체의 전기화학적 활성화에 관한 것이며, 더 상세하게는 전기분해 전지 및 이에 대응하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to electrochemical activation of fluids, and more particularly to electrolysis cells and corresponding methods.
전기분해 전지는 다양하고 상이한 응용분야에서 유체의 하나 이상의 특성을 변화시키는데 사용된다. 예를 들어, 전기분해 전지는 세척/살균 응용분야, 의료 산업 및 반도체 제조 프로세스에서 사용되고 있다. 전기분해 전지는 또한 다양한 다른 응용분야에도 사용되고 있으며, 상이한 구성을 갖는다.Electrolysis cells are used to change one or more properties of a fluid in a variety of different applications. For example, electrolysis cells are used in cleaning / sterilization applications, the medical industry and semiconductor manufacturing processes. Electrolysis cells are also used in a variety of other applications and have different configurations.
세척/살균 응용분야의 경우, 전기분해 전지는 양극 전해활성(electro chemically activated; EA) 액과 음극 전해활성(EA) 액을 생성하는데 사용된다. 양극 EA액은 알려져 있는 살균 특성을 갖고, 음극 EA액은 알려져 있는 세척 특성을 갖는다. 세척 및/또는 살균 시스템의 실시예는 필드(Field) 등에 의하여 2007년 8월 16일에 공개된 미국 특허공개공보(U.S. Publication) 제2007/0186368 A1에 개시되어 있다.For cleaning / sterilization applications, electrolysis cells are used to produce electrochemically activated (EA) liquids and cathodic electrolytic activity (EA) liquids. The positive electrode EA liquid has known sterilization properties, and the negative electrode EA liquid has known cleaning characteristics. Examples of cleaning and / or sterilizing systems are disclosed in U.S. Publication No. 2007/0186368 A1, published August 16, 2007 by Field et al.
본 발명은 유체의 전기화학적 활성화에 관한 것이며, 더 상세하게는 전기분해 전지 및 이에 대응하는 방법을 제공한다.The present invention relates to electrochemical activation of a fluid, and more particularly to an electrolysis cell and a corresponding method.
본 발명의 일 양태는 전기분해 전지, 전기 분해전지를 통과하는 액체 유동 경로 및 지시등을 갖는 장치에 관한 것이다. 상기 지시등은 전기분해 전지의 동작 특성의 함수로서 조명되고, 지시등으로부터 방사된 광속은 유동 경로의 적어도 일부를 따라 액체를 조명한다.One aspect of the invention is directed to an apparatus having an electrolysis cell, a liquid flow path through the electrolysis cell, and an indicator light. The indicator light is illuminated as a function of the operating characteristics of the electrolysis cell, and the luminous flux emitted from the indicator light illuminates the liquid along at least part of the flow path.
본 발명의 다른 양태는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 휴대 분무기에 액체를 이동시키는 단계; 분무기에 수반되는 전기분해 전지로 액체를 전기분해하여 전기분해된 액체를 생산하는 단계; 전기분해된 액체를 분사하는 단계: 전기분해 전지의 동작 특성을 감지하는 단계; 상기 동작 특성의 함수로서 액체 또는 전기분해된 액체의 적어도 하나의 적어도 일부를 조명하는 단계를 포함한다.Another aspect of the invention relates to a method. The method includes moving the liquid to a portable nebulizer; Electrolyzing the liquid with an electrolysis cell accompanying the atomizer to produce an electrolyzed liquid; Spraying the electrolyzed liquid: sensing operating characteristics of the electrolysis cell; Illuminating at least a portion of at least one of the liquid or the electrolyzed liquid as a function of said operating characteristic.
본 발명의 다른 양태는 휴대 분무기에 관한 것이다. 상기 분무기는 용기, 노즐및 융기에서 노즐까지의 액체 유동 경로를 포함한다. 전기분해 전지 및 펌프가 유동 경로에 연결되어 있다. 용기 또는 유동 경로의 적어도 하나를 조명하기 위하여 위치된다.Another aspect of the invention relates to a portable nebulizer. The nebulizer includes a vessel, a nozzle and a liquid flow path from the raised to the nozzle. An electrolysis cell and a pump are connected to the flow path. Positioned to illuminate at least one of the vessel or the flow path.
본 발명의 특정한 실시예에서, 상기 지시등은 전기분해 전지의 동작 특성의 함수로서 조명된다. 예를 들어, 상기 동작 특성은 전기분해 전지에 의하여 인출된 전기 전류를 포함한다.In a particular embodiment of the invention, the indicator is illuminated as a function of the operating characteristics of the electrolysis cell. For example, the operating characteristics include the electrical current drawn by the electrolysis cell.
본 발명의 특정한 실시예에서, 상기 지시등은 In a particular embodiment of the invention, the indicator light is
제1 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 꺼지는 제1 지시등; 및A first indicator having a first color and illuminated when the electrical current is within the first current range and off when the electrical current is outside the first current range; And
제2의 다른 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 꺼지는 제2 지시등을 포함한다.And a second indicator having a second, different color, illuminated when the electrical current is outside the first current range, and turning off when the electrical current is within the first current range.
본 발명의 특정한 실시예에서, 상기 용기 또는 유동 경로의 적어도 하나의 조명은 분무기의 외부의 관점에서 눈에 보인다.In a particular embodiment of the invention, at least one illumination of the vessel or flow path is visible from the outside of the nebulizer.
예를 들어, 상기 지시등은 지시등으로부터의 광속이 용기 또는 유동 경로의 적어도 하나에 포함된 액체를 통과하고, 분무기의 외부의 관점에서 보이도록 위치된다.For example, the indicator light is positioned such that the luminous flux from the indicator light passes through the liquid contained in at least one of the vessel or flow path and is visible from the outside of the atomizer.
본 발명의 요약은 발명의 상세한 설명에서 이하 더 설명할 개념을 발췌한 것을 간략화된 형태로 소개하기 위하여 제공되는 것이다. 이 요약은 청구되는 주제의 핵심적인 특징 또는 필수적인 특징을 식별하거나, 청구되는 주제의 범위를 결정하는 것을 돕기 위하여 사용되는 것을 의도하지는 않는다. 본 발명에 청구되는 주제는 배경기술에서 언급한 임의의 또는 모든 단점을 해결하는 구현방법으로 제한되지 않는다. The Summary of the Invention is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the Detailed Description. This Summary is not intended to be used to identify key features or essential features of the claimed subject matter, or to assist in determining the scope of the claimed subject matter. The claimed subject matter is not limited to implementations that solve any or all disadvantages noted in the background.
본 발명의 휴대 분무기는 다양하고 상이한 응용분야에서 사용될 수 있으며, 예를 들어, 휴대하거나, 이동식이거나, 고정식이거나, 벽걸이식이거나, 전동식이거나 비전동식 세척/살균 운송수단(vehicle), 바퀴가 달릴 수도 있는 다양하고 상이한 타입의 장치 등에 수용될 수 있다. Portable nebulizers of the present invention can be used in a variety of different applications, for example, portable, mobile, stationary, wall mounted, electric, non-electric cleaning / sterilization vehicles, wheeled. Which can be accommodated in a variety of different types of devices and the like.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 양태에 따른 휴대 분무기의 간략화된 구성도이다.
도 2는 이온-선택막을 갖는 전기분해 전지의 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 이온-선택막을 갖지 않는 전기분해 전지를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 일 양태에 따라 규칙적인 그리드(grid) 패턴으로 복수의 직선형 개구(rectilinear apertures)를 갖는 전도성 폴리머 전극의 부분도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 규칙적인 그리드 패턴으로 크기가 상이한 복수의 곡선형 개구(curvilinear apertures)를 갖는 전도성 폴리머 전극의 부분도이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다양하고 상이한 형상과 크기를 갖는 복수의 불규칙적 및 규칙적 형상의 개구를 갖는 전도성 폴리머 전극의 부분도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 튜브 형상을 갖는 전기분해 전지의 일 실시예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 예시적인 양태에 따라 양극과 음극에 인가되는 전압 패턴을 나타내는 파형도를 나타낸다.
도 7은 예를 들어 여기에 개시되어 있는 임의의 실시형태에 통합될 수 있는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 지시기(indicator)를 갖는 시스템의 블록도이다.
도 8a는 분무기에 수반되는 액체를 통하여 조명하는 지시등(indicator light)을 갖는 분무기의 사시도이다.
도 8b는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, 분무기에 수반되는 액체를 통하여 조명하는 지시등을 갖는 분무기의 사시도이다.
도 8c는 도 8b에 도시되어 있는 분무기의 상부의 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8b에 도시되어 있는 분무기의 좌측 하우징(left-hand side housing)이고, 도 9c 도 8b에 도시되어 있는 분무기의 우측(right-hand side) 하우징의 사시도이다.
도 10은 좌측 하우징에 설치되어 있는 다양한 구성요소를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 도 8b에 도시되어 있는 분무기에 수반되는 액체 보관용기를 나타낸다.
도 12a는 하우징의 배럴부(barrel)에 설치되어 있는 펌프/전지 조립체의 확대된 부분도이다.
도 12b는 하우징으로부터 제거된 펌프/전지 조립체의 사시도이다.
도 12c는 트리거(trigger) 제거된 펌프/전지 조립체의 하부의 사시도이다.
도 13은 도 12a 내지 도 12c에 도시되어 있는 조립체의 장착 브래킷 (bracket)의 분해도이다.
도 14a 및 도 14b는 도 8b에 도시되어 있는 분무기의 트리거의 사시도이다.
도 15a 및 도 15b는 트리거를 덮는 트리거 부트(boot)의 사시도이다.
도 16a는 하우징 절반부(housing half) 중 하단 격실(compartment)의 상세도이다.
도 16b는 도 16a에 도시되어 있는 격실 내에 장착되어 있는 회로 기판 및 배터리를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기분해 전지를 구현하는 이동식 세척 기계의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 플랫폼(platform)에 장착되어 있는 전기분해 전지의 간략화된 블록도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전체-표면 세척기의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 8 내지 도 16에 도시되어 있는 휴대 분무기 내의 다양한 구성요소를 제어하는 제어 회로를 나타내는 블록도이다.1 is a simplified schematic diagram of a portable nebulizer according to one exemplary aspect of the present invention.
2 shows one embodiment of an electrolysis cell having an ion-selective membrane.
3 shows an electrolysis cell without an ion-selective membrane according to another embodiment of the present invention.
4A is a partial view of a conductive polymer electrode having a plurality of rectilinear apertures in a regular grid pattern in accordance with an aspect of the present invention.
4B is a partial view of a conductive polymer electrode having a plurality of curved apertures of different sizes in a regular grid pattern in accordance with another embodiment of the present invention.
4C is a partial view of a conductive polymer electrode having a plurality of irregular and regular shaped openings having various and different shapes and sizes in accordance with another embodiment of the present invention.
Figure 5 shows one embodiment of an electrolysis cell having a tube shape according to one exemplary embodiment of the present invention.
6 shows a waveform diagram illustrating a voltage pattern applied to an anode and a cathode in accordance with an exemplary aspect of the present invention.
7 is a block diagram of a system with an indicator in accordance with one embodiment of the present invention, which may be incorporated into any embodiment disclosed herein, for example.
8A is a perspective view of a nebulizer having indicator lights illuminating through the liquid accompanying the nebulizer.
8B is a perspective view of a nebulizer with indicator lights illuminating through liquid accompanying the nebulizer, in accordance with another embodiment of the present invention.
FIG. 8C is a perspective view of the top of the nebulizer shown in FIG. 8B.
9A and 9B are left-hand side housings of the nebulizer shown in FIG. 8B, and are perspective views of the right-hand side housing of the nebulizer shown in FIG. 9C 8B.
10 shows various components installed in the left housing.
11A and 11B show a liquid reservoir accompanying the nebulizer shown in FIG. 8B.
12A is an enlarged fragmentary view of a pump / cell assembly installed in a barrel of a housing.
12B is a perspective view of the pump / cell assembly removed from the housing.
12C is a perspective view of the bottom of the trigger / removed pump / cell assembly.
FIG. 13 is an exploded view of the mounting bracket of the assembly shown in FIGS. 12A-12C.
14A and 14B are perspective views of the trigger of the nebulizer shown in FIG. 8B.
15A and 15B are perspective views of a trigger boot that covers the trigger.
FIG. 16A is a detail view of the lower compartment of the housing half; FIG.
FIG. 16B shows a circuit board and a battery mounted in the compartment shown in FIG. 16A.
17 is a perspective view of a mobile washing machine implementing an electrolysis cell in accordance with one embodiment of the present invention.
18 is a simplified block diagram of an electrolysis cell mounted on a platform according to another embodiment of the present invention.
19 is a perspective view of a full-surface washer according to another embodiment of the present invention.
20 is a block diagram illustrating a control circuit for controlling various components in the portable nebulizer shown in FIGS. 8-16 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 양태는 액체를 전기분해하는 방법 및 장치에 관한 것이다.One aspect of the invention relates to a method and apparatus for electrolyzing liquids.
1. 휴대 분무기1. cell sprayer
전기분해 전지는 다양하고 상이한 응용분야에서 사용될 수 있으며, 예를 들어, 휴대하거나, 이동식이거나, 고정식이거나, 벽걸이식이거나, 전동식이거나 비전동식 세척/살균 운송수단(vehicle), 바퀴가 달릴 수도 있는 다양하고 상이한 타입의 장치 등에 수용될 수 있다. 이 실시예에서, 전기분해 전지는 휴대 분무기에 통합되어 있다.Electrolysis cells can be used in a variety of different applications, including, for example, portable, mobile, stationary, wall mounted, electric, non-electric cleaning / sterilization vehicles, and wheels. And different types of devices and the like. In this embodiment, the electrolysis cell is integrated into a portable nebulizer.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 양태에 따른 휴대 분무기(10)의 간략화된 구성도이다. 분무기(10)는 처리되어 노즐(14)을 통하여 분사될 액체를 보관하는 저장실(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 처리될 액체는 보통의 수도물과 같은 수성 조성물(aqueous composition)을 포함한다.1 is a simplified schematic diagram of a
분무기(10)는 유입구 필터(16), 하나 이상의 전기분해 전지(18), 튜브(20 및 22), 펌프(24), 작동기(26), 스위치(28), 회로 기판과 제어 전자장치(30) 및 배터리(32)를 더 포함한다. 도 1에 도시되어 있지는 않지만, 튜브(20 및 22)가 예를 들어 분무기(10)의 목부(neck) 및 배럴부(barrel) 안에 개별적으로 하우징되어 있을 수도 있다. 뚜껑(34)은 분무기(10)의 목부 주의를 따라 저장실(12)을 밀봉한다. 배터리(32)는, 예를 들어 일회용 배터리 및/또는 재충전용 배터리를 포함할 수 있으며, 예를 들어 회로 기판과 제어 전자장치(30)에 의하여 가동되는 경우, 전기분해 전지(18) 및 펌프(24)에 전력을 제공할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 실시예에서, 작동기(26)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 순간 스위치(28)를 작동시키는 트리거-스타일의 작동기이다. 예를 들어, 사용자가 핸드 트리거를 눌림 상태로 잡는 경우, 트리거는 스위치를 폐쇄 상태로 작동시킨다. 사용자가 핸드 트리거를 푸는 경우, 트리거는 스위치를 개방 상태로 작동시킨다. 그러나, 작동기(26)는 다른 실시형태에서 다른 형태를 가질 수도 있으며, 추가적인 실시형태에서 제거될 수도 있다. 별도의 작동기가 결여된 실시형태에서, 스위치(28)는 사용자에 의하여 직접 작동될 수 있다. 스위치(28)가 개방되어 비-전도(non-conducting) 상태에 있는 경우, 제어 전자장치(30)는 전기분해 전지(18) 및 펌프(24)를 가동시키지 않는다. 스위치(28)가 폐쇄되어 전도 상태에 있는 경우, 제어 전자장치(30)는 전기분해 전지(18) 및 펌프(24)를 가동시킨다. 펌프(24)는 저장실(12)로부터 필터(16), 전기분해 전지(18) 및 튜브(20)를 통하여 액체를 끌어당기며, 튜브(22) 및 노즐(14) 밖으로 액체를 내보낸다. 분무기에 따라, 예를 들어 물줄기를 분사하는 것, 안개처럼 연무화하는 것, 스프레이를 분사하는 것 사이에서 선택할 수 있도록 노즐(14)이 조정될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the
스위치(28) 자체는 도 1에 도시되어 있는 푸시-버튼 스위치, 토글(toggle), 로커(rocker), 임의의 기계적 링크(linkage) 및/또는 용량성 (capacitive), 저항성 플라스틱, 열성(thermal), 유도성(inductive) 등과 같은 임의의 비-기계적 센서와 같은 임의의 적절한 작동기 타입을 가질 수 있다. 스위치(28)는 순간 단극단투(SPST; single pole single throw) 등과 같은 임의의 적절한 접촉 구성(contact arrangement)을 가질 수 있다.The
다른 실시형태에서, 펌프(24)는 핸드-트리거 용적식(hand-trigged positive displacement) 펌프와 같은 기계적인 펌프로 대체되며, 여기서 작동기 트리거(26)는 기계적인 활동에 의하여 펌프에서 직접 작용한다. 이러한 실시형태에서, 스위치(28)는 전기분해 전지(18)를 가동시키기 위하여, 파워 스위치와 같이 펌프(24)로부터 개별적으로 작동될 수 있다. 추가적인 실시형태에서, 배터리(32)는 제거되고, 전력은 전력 코드, 플러그 및/또는 접촉 단자를 통하는 것과 같이 외부 전원으로부터 분무기(10)로 전달된다.In another embodiment, the
도 1에 도시되어 있는 구성배치는 단순히 본 발명을 제한하지 않는 실시예로서 제공되는 것이다. 분무기(10)는 임의의 다른 구조적 및/또는 기능적 구성배치를 가질 수 있다. 예를 들어, 펌프(24)는 저장실(12)로부터 노즐(14)까지의 유체 유동(fluid flow)의 방향과 관련하여, 도 1에 도시된 바와 같이 전지(18)의 하류에 위치하거나, 전지(18)의 상류에 위치할 수 있다. The arrangement shown in FIG. 1 is merely provided as an example which does not limit the invention. The
이하 더 상세히 설명하는 바와 같이, 분무기는 세척 및/또는 살균될 표면 상에 살포되는 액체를 보관한다. 제한 없는 일 실시예에서, 전기분해 전지(18)는 출력 스프레이로서 분무기로부터 분사되기 전에, 액체를 양극 EA액 및 음극 EA액으로 변환시킨다. 양극 EA액 및 음극 EA액은 결합된 혼합물 또는 별도의 튜브 및/또는 노즐을 통하는 것과 같은 별도의 스프레이 출력으로서 분사될 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 실시형태에서, 양극 EA액 및 음극 EA액은 결합된 혼합물로서 분사된다. 작고 간헐적인 출력 유량(flow rate)이 제공되는 분무기의 경우, 전기분해 전지(18)는 작은 패키지를 가질 수 있고, 예를 들어, 패키지 또는 분무기에 수반되는 배터리에 의하여 전력을 공급받을 수 있다.
As described in more detail below, the nebulizer stores the liquid to be sprayed onto the surface to be cleaned and / or sterilized. In one non-limiting embodiment, the
2. 전기분해 전지2. Electrolysis Battery
전기분해 전지는 적어도 하나의 양극과 적어도 하나의 음극 사이의 유체를 통하여 전기장을 인가하는데 적용되는 임의의 유체 처리 전지를 포함한다. 전기분해 전지는 임의의 적절한 개수의 전극, 임의의 적절한 개수의 유체를 보관하는 챔버 및 임의의 적절한 개수의 유체 입력 및 유체 출력을 갖는다. 전지는 액체 또는 기체-액체 결합과 같은 임의의 유체를 처리하는데 적용될 수 있다. 전지는 양극과 음극 사이에 하나 이상의 이온-선택막을 포함하거나, 어떠한 이온-선택막도 없이 구성될 수도 있다. 여기에서, 이온-선택막을 갖는 전기분해 전지는 "기능 생성기(functional generator)"라고 지칭한다.The electrolysis cell includes any fluid treatment cell applied to apply an electric field through a fluid between at least one positive electrode and at least one negative electrode. The electrolysis cell has any suitable number of electrodes, chambers for storing any suitable number of fluids, and any suitable number of fluid inputs and fluid outputs. The cell can be applied to treat any fluid, such as liquid or gas-liquid bonds. The cell may comprise one or more ion-selective membranes between the positive and negative electrodes, or may be constructed without any ion-selective membranes. Here, an electrolysis cell having an ion-selective membrane is referred to as a "functional generator."
전기분해 전지는 다양하고 상이한 응용분야에 사용될 수 있으며, 도 1과 관련하여 설명한 분무기 및/또는 필드(Field) 등에 의하여 2007년 8월 16일에 공개된 미국 특허공개공보 제2007/0186368호에 개시되어 있는 구조로 제한되지 않는 다양하고 상이한 구조를 가질 수 있다. 따라서, 여기에서는 분무기의 경우에 대해서만 전기분해와 관련하여 다양한 구성요소 및 프로세스를 설명하고 있지만, 이러한 구성요소 및 프로세스는 분무기가 아닌 다른 응용분야에 적용되고 통합될 수 있다.
Electrolysis cells can be used in a variety of different applications and are disclosed in US Patent Publication No. 2007/0186368, published on August 16, 2007, by the nebulizer and / or the field described in connection with FIG. It can have a variety of different structures that are not limited to the structure. Thus, while the various components and processes are described herein in connection with electrolysis only for the case of a nebulizer, these components and processes may be applied and integrated into other applications than the nebulizer.
3. 막을 갖는 전기분해 전지3. Electrolysis cell with membrane
3.1 전지 구조3.1 Battery structure
도 2는 예를 들어 도 1에 도시되어 있는 분무기에 사용될 수 있는 전기분해 전지(50)의 일 실시예를 나타내는 구성도이다. 전기분해 전지(50)는 액체 공급원(52)으로부터 처리될 액체를 받는다. 액체 공급원(52)은 도 1에서의 저장실(12)과 같은 탱크 또는 다른 용액 저장실을 포함하거나, 외부 공급원으로부터 액체를 받는 피팅(fitting) 또는 다른 유입구를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating one embodiment of an
전지(50)는 반응 챔버로 알려진 하나 이상의 양극 챔버(54) 및 하나 이상의 음극 챔버(56)를 가지며, 이들은 양이온 또는 음이온 교환막(exchange membrane)과 같은 이온 교환막(58)에 의하여 분리되어 있다. 하나 이상의 양극(60) 및 음극(62)(각각의 전극 중 하나씩만 도시하였음)은 각각의 양극 챔버(54) 및 음극 챔버(56)에 각각 배치되어 있다. 양극(60) 및 음극(62)은 전도성 폴리머, 티타늄 및/또는 백금과 같은 귀금속으로 코팅된 티타늄, 또는 임의의 다른 적절한 전극 소재와 같은 임의의 적절한 소재로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 양극 또는 음극은 전적으로 또는 적어도 부분적으로 전도성 폴리머로 만들어질 수 있다. 전극 및 각각의 챔버는 임의의 적절한 형상과 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전극은 평판, 동축형(coaxial) 판, 막대(rod) 또는 이들의 조합 형태일 수 있다. 각각의 전극은, 예를 들어 솔리드형 구조를 갖거나, 하나 이상의 개구를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 전극은 메쉬(mesh)로 형성된다. 또한, 다수의 전지(50)는 예를 들어 다른 전지와 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.The
전극(60 및 62)은 통상적인 전원의 반대 단자(미도시)에 전기적으로 연결되어 있다. 이온 교환막(58)은 전극(60)과 전극(62) 사이에 위치한다. 전원은 일정한 DC 출력 전압, 펄스화되거나 변조된 DC 출력 전압 및/또는 펄스화되거나 변조된 AC 출력 전압을 양극 및 음극에 제공할 수 있다. 전원은 임의의 적절한 전압 레벨, 전류 레벨, 듀티-사이클(duty-cycle) 또는 파형을 가질 수 있다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 전원은 상대적 정상 상태에서 공급 전압을 판에 인가한다. 전원(및/또는 제어 전자장치)은 전압 및 전류 출력을 제어하기 위하여 펄스-폭 변조(pulse-width modulation; PWM) 제어 방식을 사용하는 DC/DC 변환기를 포함한다. 다른 타입의 전원 또한 사용될 수 있으며, 이들은 다른 전압 및 전력 범위에서 펄스화되어 있거나 그렇지 않을 수 있다. 변수들은 주문형(application-specific)이다.For example, in one embodiment, the power supply applies the supply voltage to the plate in a relatively steady state. The power supply (and / or control electronics) includes a DC / DC converter that uses a pulse-width modulation (PWM) control scheme to control the voltage and current outputs. Other types of power supplies may also be used, which may or may not be pulsed at other voltage and power ranges. Variables are application-specific.
동작하는 동안, 원료 물(또는 처리될 다른 액체)은 공급원(52)으로부터 양극 챔버(54)와 음극 챔버(56) 모두로 공급된다. 양이온 교환막의 경우에, 약 5 볼트 내지 약 28 볼트까지의 범위에 있는 전압과 같은, 양극(60)과 음극(62) 사이의 DC 전압 포텐셜의 인가에 따라, 양극 챔버(54)에 원래 존재하는 양이온은 이온 교환막(58)을 통하여 음극(62)으로 이동하며, 양극 챔버(54)에 존재하는 음이온은 양극(60)으로 이동한다. 그러나, 음극 챔버(56)에 존재하는 음이온은 양이온 교환막을 통과할 수 없으므로, 음극 챔버(56) 내에 계속 남게 된다.During operation, raw water (or other liquid to be treated) is supplied from
그 결과로서, 전지(50)는 전기분해를 적어도 부분적으로 활용함으로써 원료 물을 전기화학적으로 활성화하고, 산성의 양극액 성분(70) 및 염기성의 음극액 성분의 형태로 전기화학적으로 활성화된 물을 생산한다. As a result, the
필요에 따라 양극액 및 음극액은, 예를 들어 전기분해 전지의 구조에 대한 변형을 통하여 상이한 비율로 생성될 수 있다. 예를 들어, EA 물의 가장 중요한 기능이 세척이라면, 전지는 양극액보다 음극액을 더 생산하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어, EA 물의 중요한 기능이 살균이라면, 전지는 음극액보다 양극액을 더 생산하도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 경우에서 반응 종류(reactive species)의 농도는 변할 수 있다.If desired, the anolyte and catholyte can be produced at different rates, for example, through modifications to the structure of the electrolysis cell. For example, if the most important function of EA water is washing, the cell can be configured to produce more catholyte than anolyte. Optionally, for example, if the important function of EA water is sterilization, the cell can be configured to produce more anolyte than catholyte. In each case, the concentration of reactive species may also vary.
예를 들어, 전지는 양극액보다 음극액을 더 생산하기 위하여 음극판 대 양극판의 비율을 3:2로 할 수 있다. 각각의 음극판은 각각의 이온 교환막에 의하여 각각의 양극판과 분리된다. 따라서, 2 개의 양극 챔버에 관해 3 개의 음극 챔버가 존재한다. 이러한 구성은 대략 60%의 음극액 대 40%의 양극액을 생산한다. 다른 비율 또한 사용될 수 있다.
For example, a battery may have a 3: 2 ratio of negative plate to positive plate to produce more catholyte than anolyte. Each negative plate is separated from each positive plate by a respective ion exchange membrane. Thus, there are three cathode chambers for two anode chambers. This configuration produces approximately 60% catholyte versus 40% anolyte. Other ratios can also be used.
3.2 반응 실시예3.2 Reaction Examples
또한, 양극(60)에 접촉한 물 분자는 양극 챔버(54)에서 산소(O2)와 수소 이온(H+)으로 전기화학적으로 산화되며, 음극(62)에 접촉한 물 분자는 음극 챔버(56)에서 수소 기체(H2)와 수산화 이온(OH-)으로 전기화학적으로 환원된다. 양극 챔버(54)에 있는 수소 이온은 양이온-교환막(58)을 통과하여 음극 챔버(56)로 이동하도록 허용되고, 여기서 수소 이온은 수소 기체로 환원되며, 양극 챔버(54)에 있는 산소 기체는 원료 물을 산화시켜 양극액(70)을 형성한다. 보통의 수도물은 통상적으로 염화나트륨 및/또는 다른 염화물을 포함하기 때문에, 양극(60)은 존재하는 염화물을 산화시켜 염소 기체를 형성한다. 그 결과로서, 상당한 양의 염소가 생산되며, 양극액 성분(70)의 pH가 시간이 지남에 따라 점차 산성화된다.In addition, the water molecules in contact with the
상기 언급한 바와 같이, 음극(62)에 접촉한 물 분자는 수소 기체와 수산화 이온(OH-)으로 전기화학적으로 환원되며, 전압 포텐셜이 인가되는 경우, 양극 챔버(54)에 있는 양이온은 양이온-교환막(58)을 통하여 음극 챔버(56)로 이동한다. 이들 양이온은 음극(62)에서 생성된 수산화 이온과 이온적으로 결합하는데 이용될 수 있으며, 수소 기체 버블이 액체에서 형성된다. 시간이 지남에 따라 상당한 양의 수산화 이온이 음극 챔버(56)에서 축적되며, 양이온과 반응하여 염기성 수산화물을 형성한다. 또한, 양이온-교환막이 음으로 대전된 수산화 이온이 양이온-교환막을 통과하도록 허용하지 않기 때문에, 수산화물은 음극 챔버(56)에 계속 남게 된다. 결과적으로 상당한 양의 수산화물이 음극 챔버(56)에서 생산되며, 음극액 성분(72)의 pH는 시간이 지남에 따라 점차 염기성화된다. As mentioned above, the water molecules in contact with the
기능 생성기(50)에서 전기분해 프로세스는 양극 챔버(54)와 음극 챔버(56)에서 준안정성(metastable) 이온과 라디칼의 형성 및 반응 종류의 농축을 허용한다.The electrolysis process in the
전기화학적 활성화 프로세스는 통상적으로 양극(60)에서의 전자 회수 또는 음극(62)에서의 전자 도입에 의하여 발생하며, 이는 원료 물의 구조적, 에너지적, 촉매적인 것을 포함하여 물리화학적 특성의 변화를 일으킨다. 원료 물(양극액 또는 음극액)이 전극 표면 근처에서 활성화되며, 여기서 전기장 강도는 매우 높은 레벨에 도달할 수 있다. 이 영역은 전기이중층(electric double layer; ELD)라고 지칭될 수 있다. The electrochemical activation process typically occurs by electron recovery at the
전기화학적 활성화 프로세스가 계속되는 동안, 일반적으로 물 쌍극자(water dipoles)는 전기장에 정렬되며, 결과적으로 물 분자의 수소 결합 중 일부가 파괴된다. 또한, 단일-연결된 수소 원자는 음극(62)에서 금속 원자(예를 들어, 백금 원자)에 결합되며, 단일-연결된 산소 원자는 양극(60)에서 금속 원자(예를 들어, 백금 원자)에 결합된다. 이들 결합된 원자는 이들이 추가적인 반응에 참가할 때까지 각각의 전극의 표면에 2차원적으로 분산된다. 다른 원자 및 다원자 그룹 또한 양극(60)과 음극(62)의 표면에 유사하게 결합될 수도 있으며, 또한 그 후에 반응을 받을 수도 있다. 산소(O2) 및 수소(H2)와 같은 표면에서 생산되는 분자는 기체로서 액체 상태의 물에서 작은 캐비티(cavity)(즉, 버블)로 들어가거나, 또는 액체 상태의 물에 의하여 용매화될 수도 있다. 이들 기체 상태의 버블은 분산되거나 또는 액체 상태의 원료 물에 현탁된다.During the electrochemical activation process, water dipoles are generally aligned in the electric field, resulting in the destruction of some of the hydrogen bonds in the water molecules. In addition, a single-linked hydrogen atom is bonded to a metal atom (eg, platinum atom) at the
기체 상태의 버블의 크기는 원료 물에 인가된 압력, 원료 물 내의 염 및 다른 성분의 구성 및 전기화학적 활성화의 정도와 같은 다양한 변수에 따라 변할 수도 있다. 따라서, 기체 상태의 버블은 다양하고 상이한 크기를 가질 수도 있으며, 매크로(macro)버블, 마이크로버블, 나노버블 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 매크로버블을 포함하는 실시형태에서, 생성된 버블에 관한 적절한 평균 버블 직경의 예는 약 500 마이크로미터에서 약 1 밀리미터의 범위의 직경을 포함한다. 마이크로버블을 포함하는 실시형태에서, 생성된 버블에 관한 적절한 평균 버블 직경의 예는 약 1 마이크로미터에서 약 500 마이크로미터 미만의 범위의 직경을 포함한다. 나노버블을 포함하는 실시형태에서, 생성된 버블에 관한 적절한 평균 버블 직경의 예는 약 1 마이크로미터 미만의 직경을 포함하며, 구체적으로 적절한 평균 버블 직경은 약 500 나노미터 미만의 직경을 포함하고, 더 구체적으로 적절한 평균 버블 직경은 약 100 나노미터 미만의 직경을 포함한다.The size of the bubbles in the gaseous state may vary depending on various variables such as the pressure applied to the feed water, the composition of salts and other components in the feed water and the degree of electrochemical activation. Accordingly, gaseous bubbles may have a variety of different sizes and include, but are not limited to, macrobubbles, microbubbles, nanobubbles, and mixtures thereof. In embodiments that include macrobubbles, examples of suitable average bubble diameters for the bubbles produced include diameters in the range of about 500 micrometers to about 1 millimeter. In embodiments that include microbubbles, examples of suitable average bubble diameters for the bubbles produced include diameters in the range of about 1 micrometer to less than about 500 micrometers. In embodiments comprising nanobubbles, examples of suitable average bubble diameters for the resulting bubbles include diameters of less than about 1 micrometer, specifically suitable average bubble diameters include diameters of less than about 500 nanometers, More specifically, suitable average bubble diameters include diameters less than about 100 nanometers.
표면에 있는 분자는 전극 표면에 있는 기체 분자보다 물 내에 있는 분자로 더 끌어당겨지기 때문에, 기체-액체 경계면에서의 표면 장력은 양극(60)과 음극(62)의 표면으로부터 멀어지는 분자 사이의 인력(attraction)에 의하여 생긴다. 반대로, 대량의 물 분자는 모든 방향으로 동일하게 끌어당겨진다. 따라서, 가능한 상호작용 에너지를 증가시키기 위하여, 표면 장력은 전극 표면에 있는 분자가 대량의 액체로 들어가게 한다. Since the molecules on the surface are attracted more to the molecules in the water than the gas molecules on the electrode surface, the surface tension at the gas-liquid interface increases the attraction between molecules away from the surface of the
기체 상태의 나노버블이 생성되는 실시형태에서, 나노버블(즉, 약 1 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 버블) 안에 있는 기체는 나노버블의 작은 직경에도 불구하고, 상당한 지속기간 동안 원료 물에서 안정한 상태에 있다. 이론에 구속되는 것은 아니지만, 기체/액체 경계면에서의 표면 장력은, 기체 버블의 곡선 표면이 분자 차원에 접근하는 경우 떨어진다. 이는 소멸하게 되는 나노버블의 자연적인 경향을 감소시킨다.In embodiments in which gaseous nanobubbles are produced, the gas within the nanobubbles (ie, bubbles having a diameter of less than about 1 micrometer) is stable in the feedstock for a significant duration, despite the small diameter of the nanobubbles. Is in. Without being bound by theory, the surface tension at the gas / liquid interface drops when the curved surface of the gas bubble approaches the molecular dimension. This reduces the natural tendency of nanobubbles to disappear.
또한, 나노버블 기체/액체 경계면은 막(58)을 통하여 인가되는 전압 포텐셜로 인하여 대전된다. 전하는 표면 장력에 대해 대항하는 힘을 생기게 하며, 나노버블의 소멸을 느리게 하거나 방지한다. 경계면에서 유사한 전하의 존재는 명백한 표면 장력을 감소시키며, 전하 반발은 표면 장력으로 인한 표면 최소화에 대해 반대 방향으로 작용한다. 기체/액체 경계면에 호의적인 추가 대전 물질의 존재에 의하여 임의의 영향이 증가할 수도 있다. In addition, the nanobubble gas / liquid interface is charged due to the voltage potential applied through the
기체/액체 경계면의 자연 상태는 음전기를 나타낸다. Cl-, ClO-, HO2 - 및 O2 - 와 같은 높은 극성 및/또는 낮은 표면 전하 밀도를 갖는 다른 이온 또한 수화된 전자와 같이 기체/액체 경계면에 호의적이다. 수용성 라디칼 또한 이러한 경계면에 잔류하는 것을 선호한다. 따라서, 음극액(즉, 음극 챔버(56)을 통하여 흐르는 물)에 존재하는 나노버블은 음으로 대전되지만, 양극액(즉, 양극 챔버(54)를 통하여 흐르는 물)은 전하(자연적인 음전하를 상쇄시키고 남은 양전하)를 거의 소유하고 있지 않다. 따라서, 음극액 나노버블은 양극액과 혼합되는 경우에도 그들의 전하를 잃지 않을 것이다. The natural state of the gas / liquid interface represents a negative charge. Other ions with high polarity and / or low surface charge densities such as Cl − , ClO − , HO 2 − and O 2 − are also favorable to the gas / liquid interface like hydrated electrons. Water soluble radicals also prefer to remain at this interface. Thus, the nanobubbles present in the catholyte (i.e., water flowing through the cathode chamber 56) are negatively charged, while the anolyte (i.e., water flowing through the anode chamber 54) retains charge (natural negative charge). It has almost no positive charge left). Thus, catholyte nanobubbles will not lose their charge even when mixed with anolyte.
또한, 음극에서의 과도한 포텐셜로 인하여, O2와 같은 기체 분자가 나노버블 내에서 대전되어, 나노버블의 전체 전하를 증가시킬 수도 있다. 대전된 나노버블의 기체/액체 경계면에서의 표면 장력은, 대전되지 않은 나노버블 및 그 크기가 안정화된 경우에 비해 감소할 수 있다. 이는 표면 장력이 표면을 최소화하는 반면에, 대전된 표면은 유사한 전하 사이의 반발을 최소화하는 것을 확대시키려는 경향이 있다는 것으로부터 정성적으로 인식될 수 있다. 전기분해에 요구되는 과도한 전력 손실로 인한, 전극 표면에서의 온도 상승은 국소(local) 기체 용해도의 감소에 의하여 나노버블 형성을 증가시킬 수도 있다.In addition, due to excessive potential at the cathode, gas molecules such as O 2 may be charged in the nanobubbles to increase the total charge of the nanobubbles. The surface tension of the charged nanobubbles at the gas / liquid interface can be reduced compared to the case where the uncharged nanobubbles and their size are stabilized. This can be qualitatively recognized from the fact that surface tension minimizes the surface, whereas charged surface tends to magnify minimizing repulsion between similar charges. Temperature rises at the electrode surface, due to excessive power losses required for electrolysis, may increase nanobubble formation by decreasing local gas solubility.
유사한 전하 사이의 반발력이 이들의 거리의 제곱에 반비례하여 증가하기 때문에, 버블 직경이 감소함에 따라 외부로의 압력은 증가한다. 전하의 영향은 표면 장력의 영향을 감소시킨다는 것이고, 표면 장력은 표면을 감소시키는 반면에 표면 전하는 이를 확대시키는 경향이 있다. 따라서, 이들 반대되는 힘이 동일한 경우에 평형 상태에 도달한다. 예를 들어, 기체 버블(반경 r)의 내부 표면에서의 표면 전하 밀도가 Φ(e-/㎡)라고 가정하면, 외부로의 압력("Pout")은 나비어 스트로크(NavierStokes) 식을 풀어서 얻어질 수 있으며,Since the repulsive force between similar charges increases in inverse proportion to the square of their distance, the outward pressure increases as the bubble diameter decreases. The effect of the charge is to reduce the effect of surface tension, while surface tension tends to reduce the surface while surface charge tends to enlarge it. Thus, equilibrium is reached when these opposing forces are equal. For example, assuming that the surface charge density at the inner surface of the gas bubble (radius r) is Φ (e- / m2), the outward pressure ("P out ") is solved by solving the NavierStokes equation. Can be obtained,
Pout = Φ2/2Dε0 (식 1)P out = Φ 2 / 2Dε 0 (Equation 1)
여기서, D는 기체 버블의 상대유전상수이고 (1 이라고 가정함), "ε0"는 진공 투과도(즉, 8.854 pF/m)이다. Where D is the relative dielectric constant of the gas bubble (assuming 1) and "ε 0 " is the vacuum transmittance (ie, 8.854 pF / m).
기체에서 표면 장력으로 인한 내부로의 압력("Pin")은,The pressure inside the aircraft ("P in ") due to surface tension is
Pin = 2g/rPout 이다. (식 2)P in = 2g / rP out to be. (Equation 2)
여기서, "g"는 표면 장력(25℃에서 0.07198 J/㎡)이다. Here, "g" is surface tension (0.07198 J / m <2>) at 25 degreeC.
따라서, 이들 압력이 동일하다면, 기체 버블의 반직경은,Thus, if these pressures are equal, the semi-diameter of the gas bubble is
r = 0.28792ε0 /Φ2 이다. (식 3)r = 0.28792 ε 0 / Φ 2 . (Equation 3)
따라서, 나노버블의 직경이 5 나노미터, 10 나노미터, 20 나노미터, 50 나노미터 및 100 나노미터인 경우, 초과 내부 압력이 0인 경우 계산된 전하 밀도는 각각 0.20, 0.14, 0.10, 0.06 및 0.04 e-/n㎡ 버블 표면 영역이다. 이러한 전하 밀도는 전기분해 전지(예를 들어, 전기분해 전지(18))의 사용으로 인하여 용이하게 획득할 수 있다. 버블 상의 전체 전하가 전력의 2/3로 증가함에 따라 나노버블 반경은 증가한다. 평형 상태에서 이러한 조건 하에서, 나노버블 표면에서 연료의 유효 표면 장력은 0이고, 버블 내의 대전된 기체의 존재는 안정한 나노버블의 크기를 증가시킨다. 버블 크기의 추가적인 감소는, 내부 압력의 감소가 대기압 이하로 떨어질 것이라는 것을 나타내지는 않을 것이다. Thus, for nanobubbles having diameters of 5 nanometers, 10 nanometers, 20 nanometers, 50 nanometers and 100 nanometers, the calculated charge densities at 0.20, 0.14, 0.10, 0.06 and 0.04 e- / n m 2 bubble surface area. Such charge density can be easily obtained due to the use of an electrolysis cell (eg, electrolysis cell 18). The nanobubble radius increases as the total charge on the bubble increases to two thirds of the power. Under these conditions at equilibrium, the effective surface tension of the fuel at the nanobubble surface is zero, and the presence of charged gas in the bubble increases the size of the stable nanobubble. Further reduction in bubble size will not indicate that a decrease in internal pressure will drop below atmospheric pressure.
전기분해 전지(예를 들어, 전기분해 전지(18)) 내의 다양한 상황에서, 나노버블은 표면 전하로 인하여 훨씬 더 작은 버블로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 반경이 "r"이고, 총 전하가 "q"인 버블이 부피와 전하를 공유하는 2 개의 버블로 분할되었다고 가정하고(반직경 r1 /2=r/21/3, 전하 q1 /2=q/2), 버블 간의 쿨롱(Coulomb) 상호작용을 무시하면, 표면 장력으로 인한 에너지 변화(△EST) 및 표면 전하 변화(△Eq)의 계산은,In various situations within the electrolysis cell (eg, electrolysis cell 18), the nanobubbles may split into even smaller bubbles due to the surface charge. For example, the radius is "r", and the total charge "q" of the bubble is assumed to split into two bubbles of shared volume and charge, and (the radius r 1/2 = r / 2 1/3, the charge q 1/2 = q / 2 ), ignoring the Coulomb (Coulomb) interaction between the bubbles, calculation of the change in energy due to surface tension (△ E ST) and surface charge change (△ E q) is,
△EST = +2(4πγr1 /2 2) - 4πγr2 = 4πγr2(21/3 - 1) (식 3) 및 △ E ST = +2 (4πγr 1 /2 2) - 4πγr 2 = 4πγr 2 (2 1/3 - 1) ( Equation 3) and
(식 4) 로 주어진다.
It is given by (Equation 4).
△EST + △Eq 가 음인 경우에 발생하는 총 에너지 변화가 음인 경우 버블은 준안정 상태에 있으며, 이로써,If the total energy change that occurs when ΔE ST + ΔE q is negative, the bubble is metastable, thereby
(식 5) 가 제공되며, (Equation 5) is provided,
여기서 반경과 전하 밀도(Φ) 사이의 관계가 제공된다. Here the relationship between the radius and the charge density Φ is provided.
(식 6)
(Equation 6)
따라서, 나노버블의 직경이 5 나노미터, 10 나노미터, 20 나노미터, 50 나노미터 및 100 나노미터인 경우, 분할된 버블에 관하여 계산된 전하 밀도는 각각 0.12, 0.08, 0.06, 0.04 및 0.03 e-/n㎡ 버블 표면 영역이다. 표면 전하 밀도가 동일한 경우, 통상적으로 외견상 표면 장력을 0으로 감소시키는 경우의 버블의 직경은 버블을 2 개로 분할하는 경우보다 약 3배 더 크다. 따라서, 추가적인 에너지 입력이 없다면, 나노버블은 일반적으로 분할되지 않을 것이다.Thus, when the diameter of the nanobubbles is 5 nanometers, 10 nanometers, 20 nanometers, 50 nanometers and 100 nanometers, the calculated charge densities for the divided bubbles are 0.12, 0.08, 0.06, 0.04 and 0.03 e, respectively. -/ n m 2 bubble surface area. When the surface charge densities are the same, the diameter of the bubble, typically when the apparent surface tension is reduced to zero, is about three times larger than when dividing the bubble into two. Thus, without additional energy input, the nanobubbles will generally not be split.
상술한 기체-상태 나노버블은 먼지 입자에 부착되는데 이용될 수 있으며, 이로써 이온 전하를 전달한다. 나노버블은 통상적으로 먼지 입자상에서 발견되는 소수성 표면에 부착되며, 이는 호의적인 음의 자유 에너지 변화로 높은 에너지의 물/소수성 표면의 경계면으로부터 물 분자를 방출시킨다. 추가적으로, 나노 버블은 소수성 표면에 접촉하여 평평해지고 분산되며, 표면 장력에 의하여 발생하는 내부 압력의 결과적 하강으로 인하여 나노버블의 곡률을 감소시킨다. 이는 추가적인 호의적 자유 에너지 방출을 제공한다. 대전되고 코팅된 먼지 입자는 유사한 전하 사이의 반발로 인하여 더 쉽게 서로 분리되고, 먼지 입자는 콜로이드 입자로 용액으로 들어간다.The gas-state nanobubbles described above can be used to attach to dust particles, thereby transferring ionic charge. Nanobubbles are usually attached to hydrophobic surfaces found on dust particles, which release water molecules from the interface of high energy water / hydrophobic surfaces with favorable negative free energy changes. In addition, the nanobubbles flatten and disperse in contact with the hydrophobic surface and reduce the curvature of the nanobubbles due to the resulting drop in internal pressure caused by surface tension. This provides additional favorable free energy release. Charged and coated dust particles are more easily separated from each other due to repulsion between similar charges, and the dust particles enter the solution as colloidal particles.
또한, 입자 표면상의 나노버블의 존재는 마이크로-크기의 기체 상태의 버블에 의한 입자의 픽업(pickup)을 증가시키고, 전기화학적 활성화 프로세스 동안에 생성될 수도 있다. 표면의 나노버블의 존재는 또한 이러한 작용에 의하여 픽업될 수 있는 먼지 입자의 크기를 감소시킨다. 이러한 픽업은 바닥(floor) 표면으로부터의 먼지 입자 제거에 도움이 되며, 재-증착을 방지한다. 또한, 물의 높은 표면 장력에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 기체 상태의 나노버블로 획득되는 기체/액체 표면 영역 대 부피의 큰 비율로 인하여, 이러한 접촉면에 위치하는 물 분자는 더 적은 수소 결합에 의하여 유지된다. 다른 물 분자에 대한 수소 결합의 이러한 감소로 인하여, 이러한 경계면의 물은 보통 물보다 더 반응적이고, 다른 분자와 더 빠르게 수소결합을 할 것이며, 더 빠른 수화를 나타낼 것이다.In addition, the presence of nanobubbles on the particle surface increases the pickup of particles by micro-sized gaseous bubbles and may be produced during the electrochemical activation process. The presence of nanobubbles on the surface also reduces the size of dust particles that can be picked up by this action. This pickup helps to remove dust particles from the floor surface and prevents redeposition. Also, as can be seen by the high surface tension of water, due to the large ratio of gas / liquid surface area to volume obtained with gaseous nanobubbles, the water molecules located at these contact surfaces are retained by fewer hydrogen bonds. do. Due to this reduction in hydrogen bonding to other water molecules, water at this interface is usually more reactive than water, will hydrogen bond faster with other molecules, and will exhibit faster hydration.
예를 들어, 100 %의 효율에서, 1 암페어의 전류는 초당 0.5/96,485.3 몰의 수소(H2) 분자를 생산하는데 충분하며, 이는 초당 5.18 마이크로몰의 수소와 동일하고, 0℃의 온도와 1 기압의 압력에서 초당 5.18*22.429 마이크로리터의 기체 상태의 수소와 동일하다. 이는 또한 20℃의 온도와 1 기압의 압력에서 초당 125 마이크로리터의 기체 상태의 수소와 동일하다. 대기에서 수소의 부분 압력이 실질적으로 0 이기 때문에, 전기 분해된 용액에서 평형 상태의 수소 용해도 또한 실질적으로 0 이고, 수소는 기체 캐비티(예를 들어, 매크로버블, 마이크로버블 및/또는 나노버블) 내에 유지된다. For example, at an efficiency of 100%, one ampere current is sufficient to produce 0.5 / 96,485.3 moles of hydrogen (H 2 ) molecules per second, which is equivalent to 5.18 micromoles of hydrogen per second, with a temperature of 0 ° C. and 1 At atmospheric pressure equals 5.18 * 22.429 microliters per second hydrogen in gaseous state. It is also equivalent to 125 microliters of gaseous hydrogen per second at a temperature of 20 ° C. and a pressure of 1 atmosphere. Since the partial pressure of hydrogen in the atmosphere is substantially zero, the equilibrium hydrogen solubility in the electrolyzed solution is also substantially zero, and hydrogen is in the gas cavity (eg macrobubbles, microbubbles and / or nanobubbles). maintain.
전기분해된 용액의 유량이 분당 0.12 U.S. 갤런이라고 가정하면, 초당 전기분해 전지를 통하여 흐르는 7.571 밀리리터의 물이 존재한다. 따라서, 20℃의 온도와 1 기압의 압력에서 1 리터의 전기분해된 용액마다 포함되어 있는 버블 내에 0.125/7.571 리터의 기체 상태의 수소가 존재한다. 이는 용액 1 리터당 0.0165 리터의 기체 상태의 수소와 동일하며, 용액이 과포화되도록 용해되고 액체 표면으로부터 탈출하는 임의의 기체 상태의 수소보다 적다.The flow rate of the electrolyzed solution was 0.12 U.S. per minute. Assuming gallons, there is 7.571 milliliters of water flowing through the electrolysis cell per second. Thus, there is 0.125 / 7.571 liters of gaseous hydrogen in the bubble contained per 1 liter of the electrolyzed solution at a temperature of 20 ° C. and a pressure of 1 atmosphere. This is equivalent to 0.0165 liters of gaseous hydrogen per liter of solution, less than any gaseous hydrogen which is dissolved to supersaturate and escapes from the liquid surface.
10 나노미터-직경의 나노버블의 부피는 5.24*10-22 리터이고, 이는 소수성 표면에 결합하는 경우, 약 1.25*10-16 제곱미터를 커버한다. 따라서, 용액 1리터에는 20℃의 온도와 1 기압의 압력에서 최대 3*10-19개의 버블이 존재할 것이며, 결합된 표면이 약 4000 제곱미터의 포텐셜을 커버한다. 표면층이 단지 하나의 분자 두께라고 가정하면, 50 밀리몰 이상의 활성 표면 물 분자의 농축을 제공한다. 이러한 농축은 최대량을 나타내며, 나노버블이 더 큰 부피와 더 큰 내부 압력을 갖는 경우에도, 표면을 커버하는 포텐셜은 크게 유지된다. 또한, 단지 먼지 입자가 있는 표면의 작은 비율(percentage)만이 나노버블에 의하여 커버되어 나노버블이 세척효과를 갖게 할 필요가 있다.The volume of the 10 nanometer-diameter nanobubbles is 5.24 * 10 -22 liters, which covers about 1.25 * 10 -16 square meters when bound to the hydrophobic surface. Thus, one liter of solution will have up to 3 * 10-19 bubbles at a temperature of 20 ° C. and a pressure of 1 atmosphere, with the combined surface covering a potential of about 4000 square meters. Assuming that the surface layer is only one molecule thick, it provides a concentration of more than 50 millimoles of active surface water molecules. This concentration represents the maximum amount, and even when the nanobubbles have larger volume and greater internal pressure, the potential covering the surface remains large. In addition, only a small percentage of the surface with dust particles needs to be covered by the nanobubbles so that the nanobubbles have a cleaning effect.
따라서, 전기화학적 활성화 프로세스 동안에 생성되는 기체 상태의 나노버블은 먼지 입자에 부착되어 이들의 전하를 전달하는데 유리하다. 최종 대전되고 코팅된 먼지 입자는, 그들의 유사한 전하 사이의 반발로 인하여 더 용이하게 서로 분리된다. 이들은 용액으로 들어가 콜로이드성 현탁액(colloidal suspension)을 형성한다. 또한, 기체/물 경계면에 있는 전하는 표면 장력에 대항하며, 그 영향 및 그 결과 일어나는 접촉 각도를 감소시킨다. 또한, 먼지 입자의 나노버블 코팅은 도입되는 더 큰 부력을 갖는 기체 상태의 매크로버블 및 마이크로버블의 픽업을 증진시킨다. 또한, 나노버블의 큰 표면 영역은 상당한 양의 반응성이 더 큰 물을 제공하며, 이는 적절한 분자의 더 빠른 수화를 가능하게 한다.
Thus, the gaseous nanobubbles produced during the electrochemical activation process are attached to the dust particles and are advantageous for transferring their charge. The final charged and coated dust particles are more easily separated from each other due to repulsion between their similar charges. They enter the solution to form a colloidal suspension. In addition, the charge at the gas / water interface is counteracting the surface tension, reducing its effect and the resulting contact angle. In addition, the nanobubble coating of dust particles enhances the pick-up of macrobubbles and microbubbles in the gas phase with greater buoyancy introduced. In addition, the large surface area of the nanobubbles provides a significant amount of more reactive water, which allows for faster hydration of appropriate molecules.
4. 이온 교환막4. ion exchange membrane
상술한 바와 같이, 이온 교환막(58)은 양이온 교환막(즉, 양성자 교환막) 또는 음이온 교환막을 포함할 수 있다. 막(58)에 관한 적절한 양이온 교환막은 부분적 또는 완전한 플루오르화 이오노머(ionomer), 폴리아로마틱(polyaromatic) 이오노머 및 이들의 조합을 포함한다. 막(58)에 관한 적절히 상업적으로 이용가능한 이오노머의 예시는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁사(E.I. du Pont de Nemours and company)의 "NAFION" 상품명으로 이용가능한 술포네이티드 테트라플루오로에틸렌 코폴리머; 일본 소재의 아사히 그라스사(Asahi Glass Co., Ltd.)의 "FLEMION" 상품명으로 이용가능한 퍼플루오르네이티드 카르복실산 이오노머; 일본 소재의 아사히 케미칼 인더스트리스(Asahi Chemical Industries co. Ltd.)의 "ACIPLEX" 상품명으로 이용가능한 퍼플루오르네이티드 술폰산 이오노머 및 이들의 조합물을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서는 임의의 이온 교환막이 사용될 수 있다.
As described above, the
5. 분사기5. Sandblast
양극 EA액 및 음극 EA액 출력은 분사기(74)에 연결될 수 있으며, 분사기는 임의의 타입의 분사기, 또는 유출구, 피팅, 삽입구(spigot), 스프레이 헤드, 세척/살균 장치 또는 헤드 등과 같은 분사기를 포함할 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서, 분사기(74)는 스프레이 노즐(14)을 포함한다. 각각의 출력(70 및 72)에 대한 분사기 또는 출력 모두를 위한 결합형 분사기가 존재할 수 있다.The positive and negative EA liquid outputs may be connected to the
일 실시예에서, 양극액 및 음극액 출력은 공통 출력 스트림(76)으로 혼합되어 분사기(74)로 공급된다. 필드(Field) 등의 미국 특허공개공보 제2007/0186368호에 개시되어 있는 바와 같이, 양극액과 음극액은 세척 장치의 분배 시스템 내에 및/또는 세척될 표면 또는 대상 상에서 함께 혼합될 수 있으며, 적어도 유리한 세척 및/또는 살균 특성을 일시적으로 보유한다. 양극액과 음극액이 혼합되는 경우라도, 이들은 초기에는 평형 상태에 있지 않으므로 향상된 세정 및/또는 살균 특성을 일시적으로 보유한다.In one embodiment, the anolyte and catholyte outputs are mixed into a
예를 들어, 일 실시형태에서, 2 개의 액체가 함께 혼합된 경우라도, 음극 EA 물 및 양극 EA 물은 적어도 30 초 동안 다른 전기화학적으로 활성화된 특성을 유지한다. 이 시간 동안, 2 개의 타입의 액체의 다른 전기화학적으로 활성화된 특성은 즉시 중화시키는 것은 아니다. 이는 통상의 세척 동작 동안에 각각의 액체의 유익한 특성이 활용될 수 있게 한다. 상대적으로 짧은 기간의 시간 후에, 빠르게 세척되고 있는 표면상의 혼합된 양극 EA액과 음극 EA액은 공급 액체(예를 들어, 수도물)의 원래 pH 및 ORP로 상당히 중화된다. 일 실시예에서, 혼합된 양극 EA액과 음극 EA액은, 양극 EA액과 음극 EA액 출력이 전기분해 전지에 의하여 생산된 시간으로부터 1분 미만의 시간 내에 ±50 mV 사이의 ORP 및 pH 6과 pH 8 사이의 pH로 상당히 중화된다. 그 후에, 원래대로 돌아온 액체는 임의의 적절한 방법으로 처리될 수 있다.For example, in one embodiment, even when two liquids are mixed together, the cathode EA water and the anode EA water retain other electrochemically activated properties for at least 30 seconds. During this time, the other electrochemically activated properties of the two types of liquids do not immediately neutralize. This allows the beneficial properties of each liquid to be utilized during normal cleaning operations. After a relatively short period of time, the mixed anolyte EA liquid and catholyte EA liquid on the surface being rapidly washed are significantly neutralized to the original pH and ORP of the feed liquid (eg tap water). In one embodiment, the mixed positive and negative EA liquids are mixed with ORP and pH 6 between ± 50 mV in less than one minute from the time the positive and negative EA liquid outputs are produced by the electrolysis cell. Neutralizes significantly to pH between pH 8. Thereafter, the returned liquid can be treated in any suitable way.
그러나, 다른 실시형태에서, 혼합된 양극 EA액과 음극 EA액은 액체의 특성에 따라, 30 초 넘게 ±50 mV의 범위 밖의 ORP 및 pH 6과 pH 8 사이의 범위 밖의 pH를 유지할 수 있거나, 1 분이 넘은 시간 범위 후에 중화될 수 있다.
However, in other embodiments, the mixed positive and negative EA liquids may maintain ORP outside the range of ± 50 mV and pH outside the range between pH 6 and pH 8 for more than 30 seconds, depending on the nature of the liquid, or It may be neutralized after a time range of over minutes.
6. 이온 선택막(ion-selective membrane)이 없는 전기분해 전지6. Electrolysis cell without ion-selective membrane
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 이온 선택막이 없는 전기분해 전지(80)를 나타낸다. 전지(80)는 반응 챔버(82), 양극(84) 및 음극(86)을 포함한다. 챔버(82)는 예를 들어, 전지(80)의 외벽, 전극(84 및 86)이 위치하는 보관용기 또는 도관의 외벽, 또는 전극 자체에 의하여 구분될 수 있다. 양극(84) 및 음극(86)은 전도성 폴리머, 티타늄 및/또는 백금과 같은 귀금속으로 코팅된 티타늄과 같은 임의의 적절한 소재 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다. 양극(84) 및 음극(86)은 도 1에 도시되어 있는 배터리(32)와 같은 통상적인 전원에 연결되어 있다. 일 실시형태에서, 전기분해 전지(80)는 휴대 분무기 또는 이동식 바닥 세척 장치의 유동 경로(flow path) 내와 같이 처리될 액체의 유동 경로에 위치하고 챔버(82)를 구분하는 자체 용기를 포함한다. 3 shows an
동작하는 동안, 액체는 공급원(88)에 의하여 공급되며 전기분해 전기(80)의 반응 챔버(82)로 도입된다. 도 3에 도시되어 있는 실시형태에서, 전기분해 전지(80)는 양극(84)에서의 반응 생산물과 음극(86)에서의 반응 생산물을 분리하는 이온 교환막을 포함하지 않는다. 세척용으로 처리될 액체로서 수도물이 사용되는 실시예에서, 물이 챔버(82)로 도입되고 양극(84)와 음극(86) 사이에 전압 포텐셜을 인가한 후에, 양극(84)에 접촉하거나 그 부근의 물 분자는 산소(O2) 및 수소 이온(H+)으로 전기화학적으로 산화되며, 음극(86)에 접촉하거나 그 부근의 물 분자는 수소 기체(H2) 및 수산화 이온(OH-)으로 전기화학적으로 환원된다. 다른 반응 또한 발생할 수 있으며, 특정 반응은 액체의 성분에 따라 다르다. 반응 생산물을 서로 분리시키는 물리적인 장벽이 존재하지 않기 때문에, 양 전극으로부터의 반응 생산물은 혼합되어, 예를 들어 산화 유체(oxygenated fluid)(89)를 형성할 수 있다. 다른 방법으로, 예를 들어, 양극과 음극 사이에 배치된 불투과막(미도시)과 같은 유전체 장벽을 사용함으로써, 양극(84)은 음극(84)과 분리될 수 있다.
During operation, liquid is supplied by the
7. 전극 패턴 예7. Example of electrode pattern
상술한 바와 같이, 양극 또는 음극 중 적어도 하나는 정전하 일소성(static dissipating) 장치에 사용되는 것과 같은 전도성 폴리머로 전적으로 또는 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 적절한 전도성 폴리머의 예시는 미국 미네소타주 위노나 소재의 알티피 컴파니(RTP Company)로부터 상업적으로 이용가능하다. 예를 들어, 전극은 101 내지 106 ohm/sq와 같은 100 내지 1012 ohm/sq의 표면 저항을 갖는 전도성 플라스틱 화합물로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 이들 범위 밖의 표면 저항을 갖는 전극이 사용될 수 있다.As noted above, at least one of the positive electrode or the negative electrode may be formed wholly or at least partially of a conductive polymer, such as used in static dissipating devices. Examples of suitable conductive polymers are commercially available from RTP Company of Winona, Minnesota, USA. For example, the electrode may be formed of a conductive plastic compound having a surface resistance of 10 0 to 10 12 ohm / sq, such as 10 1 to 10 6 ohm / sq. However, in other embodiments, electrodes having surface resistance outside these ranges may be used.
전도성 폴리머의 경우, 전극은 용이하게 성형되거나 또는 임의의 원하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극은 사출 성형(injection mold)될 수 있다. 상술한 바와 같이, 하나 이상의 전극은 그리드 형상으로 규칙적인 크기의 직사각형 개구부(opening)를 갖는 메쉬를 형성할 수 있다. 그러나, 개구부 또는 개구는 원형, 삼각형, 곡선형, 직선형, 규칙형 및/또는 불규칙형과 같은 임의의 형상을 가질 수 있다. 곡선형 개구는 적어도 하나의 곡선 모서리를 갖는다. 사출 성형된 경우, 예를 들어, 개구의 형상 및 크기는 특정 패턴으로 용이하게 조정될 수 있다. 그러나, 이들 패턴은 또한 본 발명의 다른 실시예에서 금속 전극으로 형성될 수 있다.In the case of conductive polymers, the electrodes can be easily molded or formed into any desired shape. For example, the electrode can be injection mold. As described above, one or more of the electrodes may form a mesh with rectangular openings of regular size in a grid shape. However, the openings or openings may have any shape such as circular, triangular, curved, straight, regular and / or irregular. The curved opening has at least one curved edge. In the case of injection molding, for example, the shape and size of the opening can be easily adjusted in a specific pattern. However, these patterns can also be formed with metal electrodes in other embodiments of the present invention.
개구는 전기분해용 전극의 표면 영역을 증가시키도록 크기가 정해지거나 위치될 수 있으며, 처리될 액체에서의 기체 버블의 발생을 촉진할 수 있다.The openings can be sized or positioned to increase the surface area of the electrode for electrolysis and can promote the generation of gas bubbles in the liquid to be treated.
도 4a는 본 발명의 일 양태에 따라 규칙적인 그리드 패턴으로 복수의 직선형(예를 들어, 직사각형) 개구(102)를 갖는 전도성 폴리머 전극(100)의 부분도이다.4A is a partial view of a
도 4b는 다른 실시예에 따라 규칙적인 그리드 패턴으로 상이한 크기의 복수의 곡선형(예를 들어, 원형) 개구(106)를 갖는 전도성 폴리머 전극(104)의 부분도이다. 동일한 전극에서 상이한 크기의 개구를 사용하는 것은, 전기분해 동안 개구의 모서리를 따라 상이한 크기의 기체 버블의 생성을 촉진할 수도 있다.4B is a partial view of
도 4c는 또 다른 실시예에 따라 다양하고 상이한 형상 및 크기를 갖는 복수의 불규칙 및 규칙적으로 형성된 개구(110)를 갖는 전도성 폴리머 전극(108)의 부분도이다. 이 실시예에서, 다양한 개구(110)는 다양한 개방 영역을 정의한다. 하나 이상의 개구(110)는 점(points)(112)과 같은 하나 이상의 내부 점들을 포함할 수 있으며, 이들은 전기분해 동안에 추가적인 기체 버블 및 반응 종류의 생성을 촉진할 것이다. 이들 개구는, 예를 들어 점(112)에서 180 도보다 큰 적어도 하나의 내각을 갖는 다각형을 형성한다. 또 다른 실시형태에서, 개구는 180 도보다 큰 복수의 내각을 가질 수도 있다.4C is a partial view of a
또한, 전극은 전극 표면 영역을 더 증가시키는 스파이크(spike)와 버(bur)와 같은 하나 이상의 다른 비균일 특징으로 형성될 수 있다. 스파이크는 규칙적인 패턴 또는 불규칙적인 패턴으로 배열될 수 있고, 동일한 크기 및 형상을 갖거나, 상이한 크기 및/또는 형상을 가질 수도 있다.In addition, the electrodes may be formed with one or more other non-uniform features, such as spikes and burs, which further increase the electrode surface area. The spikes may be arranged in a regular pattern or an irregular pattern, and may have the same size and shape, or may have different sizes and / or shapes.
예를 들어, 전기분해 전지는 양극과 음극을 포함하도록 구성될 수 있으며, 양극 또는 음극 중 적어도 하나는 제1 크기(및/또는 형상)를 갖는 복수의 제1 개구와 상이한 제2 크기(및/또는 형상)를 갖는 복수의 제2 개구를 포함한다. 일 실시예에서, 전기분해 전지는 또한 양극과 음극 사이에 배치된 이온 선택막을 포함하며, 이는 양극 챔버와 음극 챔버를 각각 구분한다.For example, the electrolysis cell may be configured to include a positive electrode and a negative electrode, wherein at least one of the positive electrode or the negative electrode is of a second size (and / or different from a plurality of first openings having a first size (and / or shape)). Or a plurality of second openings having a shape). In one embodiment, the electrolysis cell also includes an ion selective membrane disposed between the anode and the cathode, which separates the anode chamber and the cathode chamber, respectively.
추가적인 실시예에서, 복수의 제1 개구와 제2 개구를 포함하는 세트에서 적어도 2개의 개구가 다른 것과 상이한 형상(및/또는 크기)을 갖는다. 추가적인 실시예에서, 복수의 제1 개구와 제2 개구를 포함하는 세트에서 적어도 3 개의 개구가 다른 것들과 상이한 형상(및/또는 크기)을 갖는다.In a further embodiment, at least two openings in the set comprising a plurality of first openings and second openings have a different shape (and / or size) than the other. In a further embodiment, at least three openings in the set comprising a plurality of first openings and second openings have a shape (and / or size) different from the others.
복수의 제1 개구와 제2 개구는 적어도 하나의 곡선 모서리로 형성되는 곡선 형상 및/또는 다각 형상을 가질 수 있다. 복수의 제1 개구 또는 제2 개구 중 적어도 하나는 규칙적인 패턴 또는 불규칙적인 패턴으로 배치될 수 있다.The plurality of first openings and the second openings may have a curved shape and / or a polygonal shape formed with at least one curved edge. At least one of the plurality of first openings or the second openings may be arranged in a regular pattern or an irregular pattern.
복수의 제1 개구와 제2 개구 중 적어도 하나의 개구는 180 도보다 큰 적어도 하나의 내각을 갖는 다각 형상을 가질 수 있다.At least one of the plurality of first and second openings may have a polygonal shape with at least one interior angle greater than 180 degrees.
추가적인 실시예에서, 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있는 전극은 전도성 금속 소재로 제조된다. 도 4a에 도시되어 있는 실시예의 경우, 전극(100)은 금속 메쉬로 형성될 수 있으며, 백금과 같은 다른 소재로 도금되거나 도금되지 않을 수도 있다.
In a further embodiment, the electrodes shown in FIGS. 4A-4C are made of a conductive metal material. In the embodiment shown in FIG. 4A, the
8. 튜브형 전극의 예시8. Examples of Tubular Electrodes
전극 자체는 평판, 동축형 판, 실린더형 막대 또는 이들의 조합 형태와 같은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 도 5는 예시적인 일 실시예에 따라 튜브 형상을 갖는 전기분해 전지(200)의 일 예를 나타낸다. 전지(200)의 일부는 설명의 목적으로 절단되어 있다. 이 실시예에서, 전지(200)는 튜브형 하우징(202), 튜브형 외부 전극(204) 및 0.040 인치와 같은 적절한 간격만큼 외부 전극과 분리되어 있는 튜브형 내부 전극(206)을 갖는 전기분해 전지이다. 0.020 인치 내지 0.080 인치의 범위의 간격과 같이, 다른 간격 크기 또한 사용될 수 있지만 이들로 제한되는 것은 아니다. 내부 전극 또는 외부 전극 중 어느 하나는 인가된 전압의 상대적 극성에 따라 양극/음극으로서 작용할 수 있다.The electrode itself may have any suitable shape, such as in the form of a flat plate, coaxial plate, cylindrical rod, or a combination thereof. 5 illustrates an example of an
일 실시예에서, 외부 전극(204) 및 내부 전극(206)은 예를 들어, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 개구를 갖는 전도성 폴리머 구조를 갖는다. 그러나, 또 다른 실시예에서 하나의 또는 양 전극이 솔리드형 구조일 수 있다. In one embodiment, the
전극(204 및 206)은 전도성 폴리머, 티타늄 및/또는 백금과 같은 귀금속으로 코팅된 티타늄, 또는 다른 전극 소재와 같은 임의의 적절한 소재로 만들어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 다수의 전지(200)가 서로 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.The
특정 실시예에서, 양극 또는 음극 중 적어도 하나는 그리드 형상으로 규칙적인 크기의 직사각형 개구부(opening)를 갖는 금속 메쉬로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 메쉬는 제곱 인치당 20*20 개의 그리드 개구부의 그리드 패턴을 갖는 0.023 인치 직경의 T316 스텐레스 스틸로 형성된다. 그러나, 다른 예시에서 다른 치수, 배열 및 소재가 사용될 수 있다.In certain embodiments, at least one of the anode or cathode may be formed of a metal mesh having a rectangular opening of regular size in a grid shape. In certain embodiments, the mesh is formed of 0.023 inch diameter T316 stainless steel with a grid pattern of 20 * 20 grid openings per square inch. However, other dimensions, arrangements, and materials may be used in other examples.
이온 선택막(208)은 외부 전극(204)과 내부 전극(206) 사이에 위치한다. 하나의 특정 실시예에서, 이온 선택막은 듀퐁사(E.I. du Pont de Nemours and company)의 "NAFION"을 포함하며, 이는 2.55 인치×2.55 인치로 절단된 다음, 내부 튜브형 전극(206) 주위를 둘러싸고, 예를 들어, 쓰리엠 컴파니(3M Company)의 #1357 접착제와 같은 접촉식 접착제(contact adhesive)로 이음매 겹침부분을 고정시킨다. 또한, 다른 실시예에서는 다른 치수 및 소재가 사용될 수 있다.The ion
이 실시예에서, 튜브형 전극(206) 내부의 공간 부피는 솔리드형 내부 코어(209)에 의하여 차단되어 있어, 전극(204 및 206) 및 이온 선택막(208) 사이의 액체 흐름을 촉진한다. 이러한 액체 흐름은 전도성을 가지며, 2 개의 전극 사이의 전기 회로를 완성시킨다. 전기분해 전지(200)는 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 전지(200)는 길이가 약 4 인치이고, 외부 직경이 약 3/4 인치일 수 있다. 길이와 직경은 액체의 부피당 생성되는 버블, 예를 들어 나노버블 및/또는 마이크로버블의 양 및 처리 시간을 제어하기 위하여 선택될 수 있다.In this embodiment, the space volume inside the
전지(200)는 전지의 한쪽 또는 양쪽 끝단에 적절한 피팅(fitting)을 포함할 수 있다. 플라스틱 빠른-연결 피팅과 같은 임의의 부착 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 피팅은 도 1에 도시되어 있는 출력 튜브(20)에 연결되도록 구성될 수 있다. 또 다른 피팅은 예를 들어, 유입구 필터(16) 또는 유입구 튜브에 연결되도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전지(200)의 한쪽 끝단은 도 1에서의 저장실(12)로부터 직접 액체를 끌어당기기 위하여 열린 채로 남겨진다.The
도 5에 도시되어 있는 실시예에서, 전지(200)는 전극(204 또는 206) 중 하나와 이온 선택막(208) 사이에 있는 양극 챔버에서 양극 EA액을 생산하고, 전극(204 또는 206) 중 다른 하나와 이온 선택막(208) 사이에 있는 음극 챔버에서 음극 EA액을 생산한다. 양극 EA액과 음극 EA액은 튜브(20)로 들어가기 때문에, 양극 EA액과 음극 EA액의 유동경로는 전지(200)의 유출구에서 합쳐진다(도 1에 도시되어 있는 실시예에서). 그 결과로서, 분무기(10)는 노즐(14)을 통하여 혼합된 양극 EA액과 음극 EA액을 분사한다.In the embodiment shown in FIG. 5, the
일 실시예에서, 일단 펌프(24) 및 전기분해 전지(18)(예를 들어, 도 5에 도시되어 있는 전지(200))가 가동되면, 튜브(20 및 22)가 전기화학적으로 활성화된 액체로 빠르게 넣어지도록 튜브(20 및 22)의 직경은 작게 유지된다. 튜브 및 펌프에 있는 임의의 비-활성화된 액체는 작은 부피로 유지된다. 따라서, 제어 전자장치(30)가 스위치(28)의 작동에 응답하여 펌프 및 전기분해 전지를 활성화하는 실시형태에서, 분무기(10)는 "온 디멘드(on demand)" 방식으로 노즐(14)에서 혼합된 EA액을 생산하고, 양극 EA액과 음극 EA액을 저장하는 중간 단계 없이, 튜브(20 및 22) 및 펌프(24)에 남아 있는 것을 제외하고, 혼합된 양극 EA액과 음극 EA액의 전부를 분무기로부터 실질적으로 분사한다. 스위치(28)가 작동되지 않은 경우, 펌프(24)는 "오프" 상태에 있으며, 전기분해 전지(18)는 가동되지 않는다. 스위치가 폐쇄 상태로 작동되는 경우, 제어 전자장치(30)는 펌프(24)를 "온" 상태로 스위칭하고, 전기분해 전지(18)를 가동한다. "온" 상태에서, 펌프(24)는 전지(18)를 통하여 저장실(12)로부터 물을 펌핑하여 노즐(14) 밖으로 내보낸다.In one embodiment, once the
다른 활성화 배열순서 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(30)는 원료 물이 분사 전에 더 전기화학적으로 활성화되도록 하기 위하여, 펌프(24)를 가동시키기 전에 일정 시간 동안 전기분해 전지(18)를 가동시키도록 구성될 수 있다. Other activation sequences may also be used. For example, the
전지(18)부터 노즐(14)까지의 주행시간은 매우 짧게 만들 수 있다. 일 실시예에서, 분무기(10)는 양극액과 음극액이 전기분해 전지(18)에 의하여 생산되는 매우 짧은 기간의 시간 내에 혼합된 양극액과 음극액을 분사한다. 예를 들어, 혼합액은 양극액 및 음극액이 생산되는 1 초, 3 초 및 5 초의 시간 내에 분사될 수 있다.
The running time from the
9. 제어 회로9. Control circuit
도 1을 다시 참조하면, 제어 전자장치(30)는 임의의 적절한 제어 회로를 포함할 수 있으며, 예를 들어 하드웨어, 소프트웨어, 또는 양자의 조합으로 구현될 수 있다.Referring again to FIG. 1, the
제어 회로(30)는 펌프(24) 및 전기분해 전지(18)의 동작에 전력을 공급하고, 제어하는 전자 디바이스를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함한다. 일 실시예에서, 제어 회로(30)는 펌프(24) 및 전기분해 전지(18)에 연결되는 출력을 갖는 전원을 포함하며, 이는 2 개의 디바이스에 전달되는 전력을 제어한다. 제어 회로(30)는 또한, 예를 들어 제어 회로에 의하여 생성되는 제어 신호의 함수로서 전기분해 전지(18)에 인가되는 전압의 극성을 선택적으로 반전시킬 수 있는 H-브릿지(H-bridge)를 포함한다. 예를 들어, 제어 회로(30)는 50 % 듀티 사이클을 갖는 매 5 초와 같이 소정의 패턴으로 극성을 변경하도록 구성될 수 있다. 이하 더 상세하게 설명하는 다른 실시예에서, 제어 회로(30)는 우선 제1 극성을 갖도록 전지에 전압을 인가하고, 단지 아주 잠시 동안 주기적으로 극성을 반전시키도록 구성된다. 극성의 빈번한 반전은 자체-세척 기능을 전극에 제공하며, 전극 표면상에 침전물의 스케일링 또는 축적을 줄일 수 있고, 전극의 수명을 연장할 수 있다.The
휴대 분무기의 경우, 커다란 배터리를 수반하는 것은 불편하다. 따라서, 펌프 및 전지에 이용가능한 전력은 다소 제한된다. 일 실시예에서, 전지에 관한 구동 전력은 약 8 볼트 내지 약 28 볼트의 범위에 있다. 그러나, 분무기와 전기분해 전지를 통하는 통상적인 유량이 상당히 낮기 때문에, 전지를 통과하는 액체를 효과적으로 활성화하는데, 단지 상대적으로 작은 전류만이 필요하다. 낮은 유량의 경우, 전지 내의 잔류 시간이 상대적으로 크다. 전지가 가동되는 동안 액체가 전지에 오래 잔류할수록, 실제적인 제한 내에서 전기화학적 활성화는 더 커진다. 이는 분무기가 더 작은 용량의 배터리 및 DC-DC 변환기를 채택할 수 있게 하며, 낮은 전류에서 원하는 출력 전압까지 전압을 단계적으로 상승시킨다.In the case of a portable nebulizer, it is inconvenient to carry a large battery. Thus, the power available to pumps and cells is somewhat limited. In one embodiment, the drive power for the cell ranges from about 8 volts to about 28 volts. However, since the typical flow rate through the nebulizer and the electrolysis cell is quite low, only a relatively small current is needed to effectively activate the liquid through the cell. At low flow rates, the residence time in the cell is relatively large. The longer the liquid remains in the cell while the cell is running, the greater the electrochemical activation within practical limits. This allows the sprayer to adopt a smaller capacity battery and a DC-DC converter, stepping up the voltage from low current to the desired output voltage.
예를 들어, 분무기는 약 3 볼트 내지 9 볼트의 출력 전압을 갖는 하나 이상의 배터리를 수반할 수 있다. 특정 실시예에서, 분무기는 4 개의 AA 배터리를 수반할 수 있으며, 각각은 500 밀리암페어-시간 내지 약 3 암페어-시간으로 1.5 볼트의 명목(nominal) 출력 전압을 갖는다. 배터리가 직렬 연결되어 있다면, 명목 출력 전압은 약 500 밀리암페어-시간 내지 3 암페어-시간의 용량을 갖는 6 볼트의 명목 출력 전압을 갖는다. 이러한 전압은, 예를 들어 DC-DC 변환기를 통하여 18 볼트 내지 28 볼트의 범위에서 단계적으로 상승될 수 있다. 따라서, 충분한 전류에서 원하는 전극 전압이 획득될 수 있다.For example, the nebulizer may involve one or more batteries having an output voltage of about 3 volts to 9 volts. In certain embodiments, the nebulizer may carry four AA batteries, each having a nominal output voltage of 1.5 volts from 500 milliampere-hours to about 3 amperes-hours. If the batteries are connected in series, the nominal output voltage has a nominal output voltage of 6 volts with a capacity of about 500 milliamps-hours to 3 amps-hours. This voltage can be raised stepwise in the range of 18 volts to 28 volts, for example, via a DC-DC converter. Thus, the desired electrode voltage can be obtained at a sufficient current.
또 다른 특정 실시예에서, 분무기는 10 개의 니켈-금속 수소 배터리(hydride batteries)를 수반할 수 있으며, 각각은 약 1.2 볼트의 명목 출력 전압을 갖는다. 배터리가 직렬 연결되어 있으면, 명목 출력 전압은 약 1800 밀리암페어-시간의 용량을 갖는 10 볼트 내지 12.5 볼트이다. 이러한 전압은, 예를 들어 DC-DC 변환기를 통하여 8 볼트 내지 적어도 28 볼트의 범위에서 단계적으로 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 따라서, 충분한 전류에서 원하는 전극 전압이 획득될 수 있다.In another particular embodiment, the nebulizer may involve ten nickel-metal hydride batteries, each having a nominal output voltage of about 1.2 volts. If the batteries are connected in series, the nominal output voltage is between 10 volts and 12.5 volts with a capacity of about 1800 milliampere-hours. This voltage can be raised or lowered stepwise in the range of 8 volts to at least 28 volts, for example, via a DC-DC converter. Thus, the desired electrode voltage can be obtained at a sufficient current.
전지를 통하여 큰 전압 및 적절한 전류를 생산하는 능력은, 보통의 수도물이 전지로 공급되어 향상된 세척 및/또는 살균 특성을 갖는 액체로 변환되는 응용분야에 이익이 될 수 있다. 보통의 수도물은 전지의 전극 사이에 상대적으로 낮은 전기 전도성을 갖는다.The ability to produce large voltages and adequate current through the cell can be beneficial for applications where ordinary tap water is supplied to the cell and converted to liquids with improved cleaning and / or sterilization properties. Normal tap water has a relatively low electrical conductivity between the electrodes of the cell.
적절한 DC-DC 변환기의 예시는 미국 뉴욕주 필햄 소재의 피코 일렉트로닉스사(PICO Electronics, Inc.)의 시리즈 A/SM 표면 장착 변환기 및 미국 애리조나주 피닉스 소재의 온 세미컨덕터사(ON Semiconductor)의 부스트(boost)에 관련한 NCP3064 1.5A Step-Up/Down/Inverting Switching 조절기를 포함한다.Examples of suitable DC-DC converters include Series A / SM surface mount transducers from PICO Electronics, Inc., Pilham, NY, USA and Boost of ON Semiconductor, Phoenix, Arizona, USA. boost) NCP3064 1.5A Step-Up / Down / Inverting Switching regulators.
일 실시예로서, 제어 회로는 전기분해 전지로부터 끌어 당겨진 감지 전류에 기초하여 DC-DC 변환기를 제어하며, DC-DC 변환기는 전지를 통하여 소정의 전류 범위 내에 있는 전류 끌어당김(current draw)을 얻도록 제어되는 전압을 출력한다. 특정 실시예에서, 예를 들어 목표 전류 끌어당김은 약 400 밀리암페어이다. 다른 실시예에서, 목표 전류는 350 밀리암페어이다. 또 다른 실시형태에서 다른 전류 및 범위가 사용될 수 있다. 원하는 전류 끌어당김은 전기분해 전지의 구조, 처리될 액체의 특성 및 최종 전기화학적 반응의 원하는 특성에 따라 달라질 수도 있다. In one embodiment, the control circuit controls the DC-DC converter based on the sense current drawn from the electrolysis cell, which obtains a current draw within the predetermined current range through the cell. Output a voltage that is controlled to In certain embodiments, for example, the target current draw is about 400 milliamps. In another embodiment, the target current is 350 milliamps. In other embodiments other currents and ranges may be used. The desired current draw may depend on the structure of the electrolysis cell, the nature of the liquid to be treated and the desired property of the final electrochemical reaction.
제어 전자장치의 실시예를 나타내는 블록도는 이하 도 7 내지 도 20과 관련하여 더 상세히 설명한다.
A block diagram illustrating an embodiment of a control electronics is described in more detail below with reference to FIGS. 7-20.
10. 전기분해 전지 구동 전압10. Electrolysis cell drive voltage
상술한 바와 같이, 전기분해 전지의 전극은 전지의 특정 응용형태에 따라 다양하고 상이한 전압 및 전류 패턴으로 구동될 수 있다. 전극에 인가되는 전압 극성을 주기적으로 반전시킴으로써 전극에서의 스케일링을 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에서 사용되고 있는 "양극" 및 "음극"이라는 용어와 "양극액" 및 "음극액"이라는 용어는 각각 서로 교환될 수 있다. 이는 반대로-대전된 스케일링 침전물을 제거하는 경향이 있다.As noted above, the electrodes of an electrolysis cell can be driven in a variety of different voltage and current patterns depending on the particular application of the cell. It is desirable to limit the scaling at the electrode by periodically inverting the voltage polarity applied to the electrode. Accordingly, the terms "anode" and "cathode" and the terms "anode solution" and "cathode solution", which are used in the description and claims of the invention, may be interchanged with each other. This tends to remove anti-charged scaling deposits.
일 실시예에서, 전극은 특정 시간(예를 들어, 약 5 초) 동안 하나의 극성에서 구동된 다음, 대략 같은 시간 동안 반대 극성에서 구동된다. 양극 EA액과 음극 EA액은 전지의 유출구에서 혼합되기 때문에, 이러한 프로세스는 일부는 양극 EA액이고 일부는 음극 EA액인 것을 필수적으로 생산한다.In one embodiment, the electrodes are driven at one polarity for a certain time (eg, about 5 seconds), and then at the opposite polarity for about the same time. Since the positive and negative EA liquids are mixed at the outlet of the cell, this process essentially produces some positive and negative EA liquids.
다른 실시예에서, 전기분해 전지는 복잡한 밸빙(valving) 없이 각각의 챔버로부터 상당히 일정한 양극 EA액 및 음극 EA액을 생산하도록 제어된다. 종래 기술의 전기분해 시스템에서, 복잡하고 값비싼 밸빙은 각각의 유출구를 통하여 일정한 양극액 및 음극액이 유지되도록 하는데 사용되고, 여전히 스케일링을 최소화하기 위하여 극성을 반전되도록 하고 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 전극에 인가된 전압의 극성이 반전되는 경우, 양극(60)은 음극이 되고, 음극(62)은 양극이 된다. 유출구(70)는 양극액 대신 음극액을 전달할 것이고, 유출구(72)는 음극액 대신 양극액을 전달할 것이다. 따라서, 종래의 기술 접근의 경우 전압이 반전된 경우, 밸빙은 유출구(70)를 음극 챔버(56)와 연결하고, 유출구(72)를 양극 챔버(54)와 연결하는데 사용될 수 있다. 그 결과로 일정한 양극액 또는 음극액이 각각의 출력으로 흐른다. 이렇게 복잡한 밸빙을 사용하는 것 대신에, 본 발명의 일 실시예는 전극에 공급되는 전압 패턴을 통하여 실제적으로 일정한 출력을 획득한다.In another embodiment, the electrolysis cell is controlled to produce a fairly constant positive and negative EA liquid from each chamber without complicated valving. In prior art electrolysis systems, complex and expensive valving is used to maintain a constant anolyte and catholyte through each outlet and still allow the polarity to be reversed to minimize scaling. For example, referring to FIG. 2, when the polarity of the voltage applied to the electrode is reversed, the
도 6은 본 발명의 예시적인 일 양태에 따라 양극 및 음극에 인가된 전압 패턴을 나타내는 파형도이다. 실제적으로 일정하고, 상대적으로 양의 전압이 양극에 인가되고, 실제적으로 안정하고, 상대적으로 음의 전압이 음극에 인가된다. 그러나, 주기적으로, 각각의 전압이 상대적 반대 극성으로 잠시 펄스화되어 스케일 침전물을 제거한다. 이러한 실시예에서, 시간 t0-t1, t2-t3, t4-t5 및 t6-t7 동안에 상대적으로 양의 전압이 양극에 인가되고, 상대적으로 음의 전압이 음극에 인가된다. 시간 t1-t2, t3-t4, t5-t6 및 t7-t8 동안, 각각의 전극에 인가된 전압은 반전된다. 반전된 전압 레벨은 비반전된 전압 레벨과 동일한 크기를 가지거나, 필요에 따라 상이한 크기를 가질 수도 있다.6 is a waveform diagram illustrating a voltage pattern applied to an anode and a cathode according to an exemplary embodiment of the present invention. A substantially constant, relatively positive voltage is applied to the anode, and a substantially stable, relatively negative voltage is applied to the cathode. However, periodically, each voltage is briefly pulsed with a relatively opposite polarity to remove scale deposits. In this embodiment, a relatively positive voltage is applied to the anode and a relatively negative voltage is applied to the cathode during times t0-t1, t2-t3, t4-t5 and t6-t7. During the time t1-t2, t3-t4, t5-t6 and t7-t8, the voltage applied to each electrode is reversed. The inverted voltage level may have the same magnitude as the non-inverted voltage level or may have a different magnitude as needed.
각각의 순간 극성 스위칭 빈도는 원하는 대로 선택될 수 있다. 반전 빈도가 증가할수록, 스케일링 양은 감소한다. 그러나, 백금 코팅 전극의 경우에, 전극은 작은 양의 백금을 방출할 수도 있다. 반전 빈도가 감소할수록, 스케일링은 증가할 수도 있다. 일 실시예에서, 반전 사이의 시간 주기는, 화살표(300)에 의하여 도시된 바와 같이, 약 1 초 내지 약 600 초의 범위에 있다. 이 범위 밖의 다른 주기 또한 사용될 수 있다.Each instantaneous polarity switching frequency can be selected as desired. As the frequency of inversion increases, the amount of scaling decreases. However, in the case of platinum coated electrodes, the electrodes may emit small amounts of platinum. As the frequency of inversion decreases, scaling may increase. In one embodiment, the time period between inversions ranges from about 1 second to about 600 seconds, as shown by
전압이 반전되는 시간 주기 또한 원하는 대로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 화살표(302)로 표현되는 반전 시간 주기는 약 50 밀리초 내지 100 밀리초의 범위에 있다. 이 범위 밖의 다른 주기 또한 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 시간 t2와 t3 사이와 같은 정상 극성(303)의 시간 주기는 적어도 900 밀리초이다.The time period over which the voltage is reversed can also be selected as desired. In one embodiment, the inversion time period represented by
또한, 전압은 주기적 또는 비주기적이고 선택적으로 반전될 수 있다. 특정 실시예에서, 반전 사이의 시간 주기(300)는 1 초이고, 파형의 각 주기 동안 전극들 사이의 전압은 900 밀리초 동안 정상 극성으로 인가된 다음, 100 밀리초 동안 반전 극성으로 인가된다.In addition, the voltage may be periodic or aperiodic and optionally inverted. In a particular embodiment, the
이러한 범위에서, 밸빙의 필요 없이, 예를 들어 각각의 양극 챔버는 상당히 일정한 양극 EA액 출력을 생산하고, 각각의 음극 챔버는 상당히 일정한 음극 EA액 출력을 생산한다.In this range, for example, without the need for valving, each anode chamber produces a fairly constant anolyte EA liquid output, and each cathode chamber produces a fairly constant cathode EA liquid output.
양극의 개수가 음극의 개수와 상이하면, 예를 들어 비율이 3:2이거나, 또는 양극의 표면 영역이 음극의 표면 영역과 상이하면, 인가된 전압 패턴은 상기 방법으로 양극액 또는 음극액 중 어느 하나의 양을 더 많이 생산하는데 사용될 수 있으며, 생산된 액체의 세척 또는 살균 특성을 강조할 수 있다. 예를 들어, 세척이 강조되어야 하면, 더 많은 개수의 전극이 더 많은 음극액을 생산하기 위하여 상대적으로 음의 극성으로 구동될 수 있고, 더 적은 개수의 전극이 더 적은 양극액을 생산하기 위하여 상대적으로 양의 극성으로 구동될 수 있다. 살균이 강조되어야 하면, 더 많은 개수의 전극이 더 많은 양극액을 생산하기 위하여 상대적으로 양의 극성으로 구동될 수 있고, 더 적은 개수의 전극이 더 적은 음극액을 생산하기 위하여 상대적으로 음의 극성으로 구동될 수 있다.If the number of anodes is different from the number of cathodes, for example, the ratio is 3: 2, or if the surface area of the anode is different from the surface area of the cathode, the applied voltage pattern may be any of the anolyte or catholyte in this manner. It can be used to produce more of one quantity and can emphasize the cleaning or sterilization properties of the liquid produced. For example, if cleaning is to be emphasized, more electrodes can be driven with a relatively negative polarity to produce more catholyte, and fewer electrodes are relatively to produce less anolyte. It can be driven with a positive polarity. If sterilization should be emphasized, more electrodes can be driven with a relatively positive polarity to produce more anolyte, and fewer electrodes are relatively negative polarity to produce less catholyte Can be driven.
양극액 출력과 음극액 출력이 분사 전에 단일 출력 스트림으로 혼합되면, 결합된 양극액 출력과 음극액 출력 액체는 살균에 비해 세척이 강조되거나, 세척에 비해 살균이 강조되도록 조절될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 회로는 사용자가 세척 모드와 살균 모드 사이에서 선택할 수 있도록 하는 추가적인 스위치를 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시되어 있는 실시형태에서, 분무기(10)는 분무기에 장착된 사용자-동작가능 세척/살균 모드 스위치를 포함할 수 있다.If the anolyte output and catholyte output are mixed into a single output stream before spraying, the combined anolyte output and catholyte output liquid can be adjusted to emphasize cleaning over sterilization, or sterilization over cleaning. In one embodiment, the control circuit includes an additional switch that allows the user to select between a cleaning mode and a sterilization mode. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, the
본 발명의 하나의 예시적인 실시형태에서, 도 1 및 도 8에 도시된 것과 같은 휴대 분무기는 도 5에 도시된 것과 같은 튜브형 전기분해 전지를 수반한다. 전기분해 전지는 단위 시간당 양극 EA액보다 더 많은 양의 음극 EA액을 생성함으로써, 향상된 세척 특성을 강조하는 전압으로 구동된다. 전지(200)에서, 외부 실린더형 전극(204)은 더 큰 직경을 가지므로, 내부 실린더형 전극(206)보다 더 큰 표면 영역을 갖는다. 향상된 세척 특성을 강조하기 위하여, 제어 회로는 구동 전압 패턴 주기의 대부분 동안, 외부 전극(204)이 음극으로 작용하고 내부 전극(206)이 양극으로 작용하도록 전지(200)를 구동시킨다. 음극이 양극보다 더 큰 표면 영역을 갖기 때문에, 전지(200)는 전지의 결합된 유출구를 통하여 시간 단위당 양극액보다 더 많은 음극액을 생성할 것이다. 도 6을 참조하면, 이러한 실시예에서, 제어 회로는 시간 t0-t1, t2-t3, t4-t5 및 t6-t7 동안에 상대적으로 양의 전압을 양극(206)으로 인가하고, 상대적으로 음의 전압을 음극(204)으로 인가한다. 시간 t1-t2, t3-t4, t5-t6 및 t7-t8 동안, 각각의 전극에 인가된 전압은 잠시 반전된다. In one exemplary embodiment of the present invention, a portable nebulizer such as that shown in FIGS. 1 and 8 involves a tubular electrolysis cell such as that shown in FIG. 5. The electrolysis cell is driven at a voltage that emphasizes improved cleaning properties by producing a greater amount of negative electrode EA liquid than the positive electrode EA liquid per unit time. In the
이러한 실시예에서, 분무기는 보통의 수도물로만 채워져 있다. 따라서, 전지(200)에 의하여 전기화학적으로 활성화되거나, 펌핑되는 액체는 오로지 수도물로만 구성된다. 수도물은 여기에 설명한 바와 같이, 전기화학적으로 활성화되고, 분사 노즐을 통하여 혼합된 양극액 및 음극액 스트림으로서 분사된다. 따라서, 혼합된 스트림에서 음극액의 양이 양극액의 양을 초과하는 경우, 분사 출력은 향상된 세척 특성을 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 향상된 살균 특성은, 예를 들어 도 6에 도시되어 있는 파형을 사용하여, 우선 전극(204)을 양극으로 만들고, 전극(206)을 음극으로 만듦으로써 강조될 수 있다.In this embodiment, the nebulizer is only filled with ordinary tap water. Thus, the liquid electrochemically activated or pumped by the
전극을 디-스케일링하기 위한 빈번하고 잠시 동안의 극성 반전은, 전극 표면으로부터 백금과 같은 전극을 도금하는데 종종 사용되는 소재가 떨어지게 하는 경향을 가질 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 전극(204 및 206)은 금속 전극 또는 전도성 플라스틱 전극과 같은 도금되지 않은 전극을 포함한다. 예를 들어, 전극은 도금되지 않은 금속 메쉬 전극일 수 있다.
Frequent and brief polarity reversals for de-scaling electrodes may tend to cause the material often used to plate electrodes, such as platinum, away from the electrode surface. Thus, in one embodiment, the
11. 액체를 통하여 조명하는 상태 지시등 11. Status indicator illuminating through liquid
11.1 도 1 및 도 8 내지 도 16에 도시되어 있는 분무기용 제어 회로11.1 Control circuit for the nebulizer shown in FIGS. 1 and 8-16
본 발명의 또 다른 양태는 인간이 인식할 수 있는 지시기를 제공하는 것에 관한 것이며, 이는 EA액의 산화-환원 포텐셜과 같은, 전기분해 전지의 기능 상태를 지시한다. 여기에 개시되어 있는 분무기 및/또는 다른 디바이스는 출력 액체의 산화-환원 포텐셜의 시각적인 지시기를 포함하는 것으로 변형될 수 있다. Another aspect of the invention relates to providing an indicator that can be recognized by a human, which indicates the functional state of the electrolysis cell, such as the redox potential of the EA liquid. The nebulizer and / or other devices disclosed herein can be modified to include a visual indicator of the redox potential of the output liquid.
전기분해 전지에 의하여 소비되는 전력 레벨은 전지가 정확하게 동작하는지, 전지에 의하여 생산되는 액체(살포된 물, EA 양극액 및/또는 EA 음극액)가 충분한 레벨로 전기화학적으로 활성화되는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 합리적인 레벨 이하의 전력 소비는 일반적으로 낮은 전해액 함량(예를 들어, 낮은 소디움/미네랄 함량)을 갖는 원료 물 또는 초고순도의 원료 물의 사용과 같은 다양한 포텐셜 문제를 반영할 수 있으며, 물은 기능 생성기 내의 충분한 레벨의 전기 전류를 전도하지 못한다. 따라서, 예를 들어, 전류 소비는 또한 높거나 낮은 레벨의 산화-환원 포텐셜을 지시할 수 있다. 또한, 펌프에 의하여 끌어당겨진 전류는, 펌프가 정확하게 동작하는지 또는 펌프가 동작하지 않는 것과 같은 문제가 있는지를 지시하는데 사용될 수도 있다.The power level consumed by the electrolysis cell can be used to determine whether the cell is operating correctly and whether the liquid produced by the cell (sprayed water, EA anolyte and / or EA catholyte) is electrochemically activated to a sufficient level. Can be. Power consumption below a reasonable level may reflect various potential issues, such as the use of raw materials having a low electrolyte content (eg, low sodium / mineral content) or ultra-high purity raw materials, where water is contained within the functional generator. It does not conduct electrical current of sufficient level. Thus, for example, current consumption may also indicate high or low levels of redox potential. In addition, the current drawn by the pump may be used to indicate whether there is a problem, such as whether the pump is operating correctly or not.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 지시기를 갖는 시스템(400)의 블록도이며, 예를 들어 여기에 개시되어 있는 임의의 실시형태에 통합될 수 있다. 시스템(400)은 배터리와 같은 전원(402), 제어 전자장치(404), 전기분해 전지(406), 펌프(408), 전류 감지기(410 및 412), 지시등(414 및 416), 스위치(418) 및 트리거(420)를 포함한다. 간략화를 위하여, 전기분해 전지(404)의 액체 입력 및 출력은 도 7에 도시되어 있지 않다. 예를 들어, 시스템(400)의 모든 구성요소는 동일한 전원(402) 또는 2 개 이상의 별도의 전원에 의하여 전력을 공급받을 수 있다.7 is a block diagram of a
제어 전자장치(404)는 시스템(400)의 현재 동작 모드에 기초하는 전기분해 전지(406), 펌프(408) 및 지시등(414 및 416)의 동작 상태 및 트리거(420)와 같은 사용자 제어 입력을 제어하기 위하여 연결되어 있다. 이 실시예에서, 스위치(418)는 전원(402)과 제어 전자장치(404) 사이에 직렬 연결되어 있으며, 트리거(420)의 상태에 따라 제어 전자장치(404)의 전력 입력으로 및 전력 입력으로부터 전원(402)을 연결시키고 분리시키는데 제공된다. 일 실시형태에서, 스위치(418)는 트리거(420)가 눌린 경우에 폐쇄시키고, 트리거(420)가 눌리지 않은 경우에 개방시키는 순간 일반-개방 스위치를 포함한다.The
또 다른 실시형태에서, 스위치(418)는, 예를 들어 트리거(420)와 별도로 작동되는 온/오프 토글(toggle) 스위치로 구성된다. 트리거(420)는 제어 전자장치(404)의 가능한 입력에 연결되어 있는 제2 스위치를 작동시킨다. 다른 구성 또한 사용될 수 있다.In another embodiment, the
양 실시형태에서, 트리거(42)가 눌린 경우, 제어 전자장치(404)는 사용 가능하게 되어 전기분해 전지(406) 및 펌프(408)를 구동하는 적절한 전압 출력을 생성한다. 예를 들어, 제어 전자장치(404)는 여기에서 설명한 패턴과 같이, 전기분해 전지(406)를 구동하는 제1 전압 패턴 및 펌프(408)를 구동하는 제2 전압 패턴을 생산할 수 있다. 트리거(420)가 눌려지지 않은 경우, 제어 전자장치는 전력공급이 차단되거나, 전지(406) 및 펌프(408)로의 출력 전압을 생산하는 것이 가능하지 않게 된다.In both embodiments, when the trigger 42 is pressed, the
전류 감지기(410 및 412)는 전기분해 전지(406) 및 펌프(408)와 각각 전기적으로 직렬 연결되어 있으며, 각각은 전지(406)와 펌프(408)를 통하여 끌어당겨진 각각의 전기 전류를 표시하는 신호를 제어 전자장치(404)에 제공한다. 예를 들어, 이러한 신호는 아날로그 신호일 수도 있고, 디지털 신호일 수도 있다.The
특정 실시예에서, 시스템(400)은 전기분해 전지(406)에 의하여 끌어당겨진 전류를 감지하는 감지기(410)를 포함하지만, 펌프(408)에 의하여 끌어당겨진 전류를 감지하는 감지기(412)를 포함하지 않는다. 제어 전자장치(404)는, 미국 미네소타주 시프 리버 펄스 소재의 디지-키 코포레이션(Digi-Key Corporation)으로부터 이용가능한 MC9S08SH4CTG-ND 마이크로제어기(Microcontroller)와 같은 마이크로제어기를 포함하며, 이는 미국 텍사스주 달라스 소재의 텍사스 인스트루먼트 코포레이션(Texas Instruments Corporation)로부터 이용가능한 DRV8800 풀 브릿지 모터 구동기 회로를 제어한다. 구동기 회로는 마이크로제어기에 의하여 제어되는 전압 패턴에 따라 전기분해 전지(406)에 출력 전압을 구동하는 H-스위치를 갖는다. H-스위치는 전지(406)에 의하여 끌어당겨진 전류를 감지하기 위하여 마이크로제어기에 의하여 사용될 수 있는 전류 감지 출력을 갖는다. In certain embodiments, the
제어 전자장치(404)는 소정의 임계값(threshold) 전류 레벨 또는 범위와 감지기 출력을 비교한 다음, 비교 중 하나 또는 양자 모두의 함수로서 지시기(414 및 416)를 동작시킨다. 예를 들어, 임계값 전류 레벨 또는 범위는 소정의 전력 소비 레벨을 나타내도록 선택될 수 있다.The
지시기(414 및 416) 각각은 LED와 같은 시각적으로 인식가능한 임의의 지시기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 지시등(414 및 416)은 상이한 동작 상태를 지시하기 위하여 상이한 색상을 갖는다. 예를 들어, 지시등(414)은 녹색일 수도 있는데, 이는 조명되는 경우 통상적이고 적절하게 기능하고 있는 전기분해 전지 및/또는 펌프를 지시하며, 지시기(416)는 적색일 수도 있는데, 이는 조명되는 경우 전기분해 전지 및/또는 펌프의 동작 상태에서의 문제를 지시한다. 특정 실시예에서, 분무기는 분무기에 있는 액체의 강한 조명을 위하여 4 개의 녹색 LED(414) 및 4 개의 적색 LED(416)를 포함한다.Each of the
도 7에 도시되어 있는 실시예에서, 제어 전자장치(404)는 전류 감지기(410 및/또는 412)에 의하여 감지되는 전류 레벨의 함수로서 지시등(414 및 416)을 동작시킨다. 예를 들어, 제어 전자장치(404)는 감지된 전류 레벨이 임계값 레벨 이상 또는 이하, 또는 특정 범위 내인지의 함수로서 지시등 중 하나 또는 양자 모두를 턴오프(또는, 턴온)할 수 있다. 예를 들어, 지시등(414 및 416)은 제어 전자장치(404)에 의하여 제공되는 공통 접지 또는 별도의 전력 신호에 의하여 동작할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 7, the
일 실시형태에서, 전지(406)의 감지된 전류 레벨이 각각의 임계값 레벨 이상(소정의 범위 이내)인 경우, 제어 전자장치(404)는 정상(steady) "온" 상태에서 녹색 지시등(414)을 조명하고, 적색 지시등(416)을 턴오프한다. 반대로, 전지(406)의 감지된 전류 레벨이 특정 임계값 레벨 이하인 경우, 제어 전자장치(404)는 정상 "온" 상태에서 적색 지시등(416)을 조명하고, 정상 "오프" 상태에서 녹색 지시등(414)을 조명한다.In one embodiment, when the sensed current level of
펌프(408)에 의하여 끌어당겨진 전류가 소정의 범위 밖에 있는 경우, 제어 전자장치(404)는 온 상태와 오프 상태 사이에서 녹색 지시등(414)을 조절한다. 1.5 암페어와 0.1 암페어 사이와 같은 임의의 적절한 범위가 펌프 전류에 사용될 수 있다. 다른 범위 또한 사용될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 전지(406) 및 펌프(408) 모두에서 감지된 전류 레벨이 각각 소정의 범위 내에 있는 경우, 제어 전자장치(404)는 정상 "온" 상태에서 녹색 지시등(414)을 조명하고, 적색 지시등(416)을 턴오프하며, 그렇지 않으면, 적색 지시등(416)을 조명하고, 녹색 지시등(414)을 턴오프한다.If the current drawn by the
또 다른 실시형태에서, 감지된 전류 레벨이 임계값 레벨 이상인 경우, 하나 이상의 지시등이 정상 "온" 상태에서 동작하며, 전기분해 전지(406)의 감지된 전류 레벨이 임계값 레벨 이하인 경우, 문제를 지시하기 위하여 선택된 빈도로 "온" 상태와 "오프" 상태 사이를 순환한다. 다른 실시형태에서 다수의 임계값 레벨 및 빈도가 사용될 수 있다. 또한, 복수의 별도-제어 지시등이 사용될 수 있으며, 각각은 소정의 범위 내에서의 동작을 지시한다. 다른 방법으로 또는 추가적으로, 제어 전자장치는 예를 들어, 하나 이상의 임계값 또는 범위에 대해 감지된 전류 레벨의 함수로서 하나 이상의 지시등의 조명 레벨을 변경하도록 구성될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 별도의 지시등이 전기분해 전지 및 펌프의 동작 상태를 별도로 지시하는데 사용될 수 있다. 다른 구성 또한 사용될 수 있다.
In another embodiment, when the sensed current level is above the threshold level, the one or more indicators operate in a normal " on " state, and when the sensed current level of the
11.2 액체를 통한 조명11.2 Illumination through liquids
이하 상세히 설명하는 바와 같이, 지시등(414 및/또는 416)은, 전기분해 전지(404)에 의하여 처리되기 이전 및/또는 처리 이후의 액체 자체를 조명하기 위하여 분무기와 같은 장치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 지시등은 조명되는 경우, 장치의 외부에 있는 관점(viewpoint)에서 액체를 통하여 시각적으로 인식가능한 가시광선 파장 범위 내에서 광속(luminous flux)을 생성한다. 예를 들어, 액체는 적어도 빛의 일부를 산란시킬 수도 있으며, 액체 자체가 조명되는 시각적 인상을 부여한다. 일 실시형태에서, 장치는 보관용기, 루멘(lumen) 또는 액체를 보관하는 다른 구성요소를 포함하며, 조명되는 경우, 지시기(414 및/또는 416)에 의하여 생산되는 빛의 적어도 일부를 투과시키도록 위치하며 적어도 반투명인(translucent) 소재 및/또는 그 일부를 포함한다. 이러한 보관용기, 루멘 또는 다른 구성요소는 장치의 외부로부터 적어도 부분적으로 볼 수 있다.As will be described in detail below, the indicator lights 414 and / or 416 may be located in an apparatus such as an atomizer to illuminate the liquid itself before and / or after treatment by the
"적어도 반투명" 이라는 용어는 반투명(translucent, semi-transparent), 완전 투명 및 지시기로부터 조명되는 빛의 적어도 일부를 인간이 인식할 수 있다는 것을 의미하는 임의의 용어를 포함한다.The term “at least translucent” includes any term that means that a human can recognize at least some of the light that is translucent, semi-transparent, fully transparent, and the indicator.
도 8 내지 도 16은 전기분해 전지 및 적어도 하나의 지시등을 갖는 휴대 분무기(500 및 500')의 예시를 나타내며, 지시기로부터 조명되는 빛의 적어도 일부는 분무기 외부의 관점에서 인간이 인식할 수 있다. 도면에 도시되어 있는 특정 분무기 구성 및 구조는 단지 제한되지 않는 예시로서 제공된다. 도 8 내지 도 16에서 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 구성요소에 대해 사용되었다.8-16 illustrate examples of
도 8a를 참조하여, 분무기(500)는 베이스부(base; 502), 목부(504) 및 배럴부 또는 헤드부(506)를 형성하는 하우징(501)을 포함한다. 배럴부(506)의 끝은 노즐(508) 및 드립/스플래쉬 가드(drip/splash guard; 509)를 포함한다. 예를 들어, 드립/스플래쉬 가드(509)는 또한 유틸리티 카트(utility cart)에 분무기(500)를 걸기 위한 편리한 걸이로 작용한다. 이하 상세히 설명하는 바와 같이, 하우징(501)은 스크류(screw)에 의하여서와 같은, 함께 부착되는 실제적으로 대칭적인 좌면 및 우면을 갖는 클렘셀(clamshell) 타입의 구조를 갖는다. 베이스부(502)는 처리되어 노즐(508)을 통하여 분사될 액체를 위한 저장실로 작용하는 보관용기(510)를 수용한다. 보관용기(510)는 보관용기(510)가 액체로 채워지도록 베이스부(502)를 통하여 연장되고 스크류 캡(screw cap)을 갖는 나사 유입구(threaded inlet; 512) 및 목부를 갖는다. 유입구(512)는 캡 밀봉을 받아들이기 위하여 나삿니가 있다.Referring to FIG. 8A, the
이러한 실시예에서, 하우징 베이스부의 측벽은 보관용기(510)를 볼 수 있도록 주변을 따라 복수의 개구부 또는 창(520)을 갖는다. 이러한 실시예에서, 개구부(520)는 개구부 내에 하우징 소재 없이 형성된다. 다른 실시예에서, 개구부는 적어도 반투명한 소재에 의하여 형성된다. 도 8b에 도시되어 있는 또 다른 실시예에서, 전체 하우징 또는 그 일부가 적어도 반투명이다.In this embodiment, the side wall of the housing base portion has a plurality of openings or
마찬가지로, 보관용기(510)는 적어도 반투명인 소재로 형성된다. 예를 들어, 보관용기(510)는 투명한 폴리에스테르 소재의 블로우 금형(blow mold)으로 제조될 수 있다. 이하 상세하게 설명하는 바와 같이, 하우징(501)은 또한 도 7에 도시되어 있는 등(414 및 416)에 대응하는 복수의 LED 지시등(594 및 596)을 수반하는 회로 기판을 포함한다. 등은 보관용기(510)의 베이스부 아래 위치하며, 보관용기(510)의 베이스부 외벽을 통하여 보관용기 내에 있는 임의의 액체로 빛을 투과시킨다. 액체는 빛의 적어도 일부를 분산시켜서, 조명되는 액체의 외관을 나타낸다. 이러한 조명은 개구부(520)를 통하여 하우징(501)의 외부에 있는 관점에서 볼 수 있다. 제어 전자장치에 의하여 제어되는 빛의 색상 및/또는 온/오프 조절, 강도 등과 같은 다른 조명 특성은 개구부(510)를 통하여 관측할 수 있고, 사용자에게 분무기의 기능적 상태의 지시를 부여한다. 화살표(522)는 보관용기(510) 내에 있는 액체를 통하여 투과되고, 하우징(501)에 있는 개구부(520)를 통하여 분무기의 외부에서 볼 수 있는 지시등으로부터의 조명을 나타낸다. Similarly, the
예를 들어, 액체는 전기분해 전지 및/또는 펌프가 적절하게 기능하는 것을 지시하기 위하여 녹색 LED로 조명될 수 있다. 따라서, 사용자는 노즐(508)로부터 분사되는 처리된 액체가 보관용기(510)에 보관된 원료 액체와 비교했을 때 향상된 세척 및/또는 살균 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 보관용기(510) 내의 원료 액체의 조명은 비록 처리되기 전이라도, 액체가 "특별하고" 향상된 특성을 갖는다는 인상을 준다.For example, the liquid may be illuminated with a green LED to indicate that the electrolysis cell and / or pump is functioning properly. Thus, the user can confirm that the treated liquid sprayed from the
유사하게, 전기분해 전지 및/또는 펌프가 적절히 기능하지 않으면, 제어 전자장치는 적색 LED를 조명하여, 원료 액체에 적색 외관을 부여한다. 이는 사용자에게 문제가 존재하고 분사된 액체가 향상된 세척 및/또는 살균 특성을 갖지 못할 수도 있다는 인상을 준다.Similarly, if the electrolysis cell and / or pump are not functioning properly, the control electronics illuminate the red LEDs, giving the raw liquid a red appearance. This gives the user the impression that a problem exists and that the sprayed liquid may not have improved cleaning and / or sterilization properties.
도 8a에 도시되어 있는 실시예에서 보관용기(510)를 통하여 조명이 보여질 수 있지만, 지시등은 액체 유입구로부터 분무기 및 노즐(508)까지의 유동 경로의 임의의 부분을 조명하기 위하여 위치할 수 있으며, 전기분해 전지의 임의의 구성요소의 상류 및/또는 하류를 포함한다. 하우징은 이러한 조명이 사용자에 의하여 보여질 수 있도록 임의의 방법으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 액체는 전기분해 전지의 출력으로부터 노즐(508)로 연장된 전달 튜브에서 조명될 수 있다. 배럴부(506)는 전달 튜브를 노출시키는 개구부를 포함하도록 변형되거나, 튜브의 일부가 배럴부(506)의 외부를 따라 연장될 수 있다.Although illumination can be seen through the
도 8b는 도 8a에 도시되어 있는 실시형태에서 창(520)이 없는 분무기(500')의 사시도이다. 이 실시형태에서, 전체 하우징(501) 또는 하우징의 일부는 적어도 반투명이다. 예를 들어, 하우징(501)은 폴리카보네이트로 제조될 수 있다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대해 도 8a에서 사용된 것과 동일한 도면 부호가 도 8b에 사용된다. 도 8b에 명시적으로 도시되어 있지는 않지만, 반투명한 하우징의 경우, 분무기(500')의 내부 구성요소는 하우징 외부에 있는 관점에서 하우징(501)을 통하여 볼 수 있다. 예를 들어, 점선으로 도시된 보관용기(510) 및 여기에 보관되는 액체는 하우징(501)을 통하여 볼 수 있다. 이 실시예에서, 분무기의 각 코너에 쌍으로 배열된 점선으로 도시된 4 개의 적색 LED(594) 및 4 개의 녹색 LED(596)가 있다. 따라서, LED(594 및/또는 596)가 조명되는 경우, 액체는 빛의 적어도 일부를 분산시키며, 조명되는 액체의 외관을 부여한다. 이 조명은, 조명이 "창(520)"으로 제한되지 않는 것을 제외하고, 도 8a에 도시되어 있는 것과 동일한 방법으로 하우징(501) 외부의 관점에서 보여질 수 있다. FIG. 8B is a perspective view of the
도 8c는 분무기(500')의 배럴부(506)(또는 헤드부)의 후면의 사시도이며, 배터리 충전기(미도시)의 코드로 연결되는 전기 전력 잭(523)을 나타낸다. 분무기(500')가 재충전할 수 있는 배터리를 수반하는 실시예에서, 이들 배터리는 잭(523)을 통하여 재충전될 수 있다. FIG. 8C is a perspective view of the back of the barrel 506 (or head) of the
도 9 내지 도 16은 도 8b에 도시되어 있는 특정 분무기(500')의 더 상세한 부분을 나타낸다.9-16 show more detailed portions of the particular nebulizer 500 'shown in FIG. 8B.
도 9a 및 도 9b는 하우징(501)의 좌면(501a)의 사시도이고, 도 9c는 하우징(501)의 우면(501b)의 사시도이다.9A and 9B are perspective views of the seating surface 501a of the
좌면(501a) 및 우면(501b)은, 서로 붙어 있는 경우, 분무기의 다양한 구성요소가 있는 복수의 격실(compartment)을 형성한다. 예를 들어, 하우징 베이스부(502)는, 도 8a 및 도 8b에 도시되어 있는, 액체 보관용기(510)가 있는 제1 격실(531), 제어 전자장치를 지원하는 회로 기판이 있는 제2 격실(532), 제어 전자장치에 전력을 공급하는 복수의 배터리가 있는 제3 격실(533)을 포함한다. 배럴부(506)는 전기분해 전지 및 펌프가 있는 격실(534)을 포함한다.The left side 501a and the right side 501b, when attached to each other, form a plurality of compartments in which the various components of the sprayer are located. For example, the
도 10은 하우징(501)의 좌면(501a)에 설치되어 있는 다양한 구성요소를 나타낸다. 보관용기(510)는 격실(531)에 설치되어 있고, 회로 기판(540)은 격실(532)에 설치되어 있으며, 배터리(542)는 격실(533)에 설치되어 있고, 펌프/전지 조립체는 격실(534)에 설치되어 있다. 보관용기(510), 펌프/전지 조립체 및 노즐(508)을 연결하는 다양한 튜브는 도 10에 도시되어 있지 않다.10 illustrates various components installed in the seat 501a of the
도 11a 및 도 11b는 보관용기(510)를 더 상세하게 나타낸다. 도 11a는 보관용기(510)의 사시도이고, 도 11b는 하우징(501A)에 설치되어 있는 보관용기(510)의 유입구(512)의 단면의 부분도이다. O형 링(548)은 하우징(501A) 내의 유입구(512)의 목부의 외부 직경 표면을 밀봉한다. 유입구(512)의 나삿니는 유입구 개구부를 밀봉하는 캡(미도시)을 받아들인다. 보관용기(510)는 보관용기(510)로부터 액체를 끌어당기는 튜브(미도시)를 받아들이는 유출구(549)를 더 포함한다. 예를 들어, 튜브는 도 1과 관련하여 설명한 바와 같은 유입구 필터를 포함할 수도 있다.11A and 11B show the
도 12a는 하우징(501A) 절반부의 배럴부(506)에 설치되어 있는 펌프/전지 조립체의 확대된 부분도이다. 도 12b는 하우징으로부터 제거된 펌프/전지 조립체의 사시도이다. 도 12c는 트리거가 제거된 펌프/전지 조립체의 하부의 사시도이다.12A is an enlarged partial view of a pump / cell assembly installed in the
펌프/전지 조립체(544)는 브래킷(554)에 장착된 전기분해 전지(552) 및 펌프(550)를 포함한다. 펌프(550)는 보관용기(510)의 유출구(549)로부터 연장된 튜브(미도시)에 유체적으로 연결된 제1 포트(555) 및 또 다른 튜브(미도시)를 통하여 전기분해 전지(552)의 유입구(556)에 유체적으로 연결된 제2 포트(555)를 갖는다.Pump /
전기분해 전지(552)는 노즐(508)에 유체적으로 연결된 유출구(557)를 갖는다. 일 실시예에서, 전기분해 전지(552)는 도 5와 관련하여 설명한 튜브형 전기분해 전지(200)에 대응한다. 그러나, 다른 실시형태에서 임의의 적절한 전기분해 전지가 사용될 수 있으며, 전지는 임의의 형상 및/또는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전지는 도 5에 도시된 것과 같은 실린더형이거나, 또는 상당한 평탄한, 평행 판의 전극을 가질 수 있다. O형 링(560)은 하우징(501)의 노즐(508)에 대해 밀봉을 제공한다.
분무기(500')는 트리거(570)를 더 포함하며, 이는 순간 푸쉬-버튼 온/오프 스위치(572)를 작동시킨다. 트리거(570)는 사용자에 의하여 눌려지는 경우 피봇(pivot; 574) 식으로 작동한다. 도 12에 도시되어 있는 스프링(576)은 일반적인 눌림해제 상태에서 트리거(570)를 바이어스(bias)하여, 스위치(572)가 오프 상태에 있게 한다. 스위치(572)는 도 10에 도시되어 있는 회로 기판(540) 상의 제어 전자장치에 연결되는 전기 리드(578)를 갖는다. Sprayer 500 'further includes a
도 7에 도시되어 있는 블록도와 관련하여 설명한 바와 같이, 트리거(570)가 눌려진 경우, 스위치(572)는 "온" 상태로 작동하며, 이로써 제어 전자장치에 전력을 공급하고, 펌프(550) 및 전기분해 전지(552)를 가동시킨다. 가동된 경우, 펌프(550)는 보관용기(510)로부터 액체를 끌어당기고, 전기분해 전지(552)를 통하여 액체를 펌핑하며, 결합된 양극 EA액과 음극 EA액을 노즐(508)로 전달한다. 펌프(550) 및/또는 전기분해 전지(552)가 적절하게 기능하는 경우, 제어 전자장치는 또한 회로 기판 또는 분무기(500')의 내부 또는 또 다른 위치에 설치되어 있는 LED로 보관용기(510) 내의 액체를 조명한다.As described in connection with the block diagram shown in FIG. 7, when
도 13은 브래킷(554)을 더 상세하게 나타낸다.13 shows the
도 14a 및 도 14b는 트리거(570)의 사시도이다. 트리거(570)는 트리거의 피봇 포인트를 구분하는 하나 또는 복수의 핀을 받아들이는 한 세트의 개구(580)를 갖는다.14A and 14B are perspective views of
도 15a 및 도 15b는 트리거를 덮는 트리거 부트(584)의 사시도이다. 부트(584)는 트리거(570)를 위한 보호층을 제공하고, 트리거에 대해 하우징(501)의 모서리를 밀봉한다.15A and 15B are perspective views of the
도 16a는 더 상세하게 하우징(501A) 절반부의 격실(532 및 533)을 더 상세하게 나타낸다. 도 16b는 격실(532)에 장착된 회로 기판(540) 및 격실(533)에 장착된 배터리(542)를 나타낸다.16A shows
또한, 회로 기판(540)은 복수의 LED(594 및 596)를 포함한다. 이 실시예에서, LED는 회로 기판(540)의 상부 표면에 위치하며, LED로부터 방출되는 빛은 보관용기의 베이스부를 통하여 보관용기(510) 내의 액체를 조명한다. 다른 구성배치 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, LED는 상이한 동작 상태 또는 특징을 지시하기 위하여 상술한 바와 같이 상이한 색상을 가지고 별도로 제어될 수 있다.
The
12. 다른 장치에서의 액체를 통한 조명12. Illumination through liquids from other devices
전기분해 전지 또는 지시등(들)의 경우와 같이, 여기에서 설명하는 특징 및 방법은 분무기, 이동식 표면 세척기 및/또는 독립형 또는 벽걸이형 전기분해 플랫폼과 같은 다양하고 상이한 장치에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들은 이동식 하드 바닥 표면 세척기, 이동식 소프트 바닥 표면 세척기, 또는 하드 바닥 및 소프트 바닥 또는 다른 표면에 적용될 수 있는 이동식 표면 세척기와 같은 이동식 표면 세척기상에(또는 외부에(off-board)) 구현될 수 있다. As in the case of an electrolysis cell or indicator light (s), the features and methods described herein may be used in a variety of different devices such as nebulizers, mobile surface cleaners and / or standalone or wall mounted electrolysis platforms. For example, they are on (or off-board) a mobile surface cleaner such as a mobile hard floor surface cleaner, a mobile soft floor surface cleaner, or a mobile surface cleaner that can be applied to hard floors and soft floors or other surfaces. Can be implemented.
필드(Field) 등의 미국 공개공보 제2007/0186368호는, 표면을 일주하도록 구성된 이동식 몸체를 갖는 이동식 표면 세척기와 같은 여기에서 설명하는 특징 및 방법이 사용될 수 있는 다양한 장치가 개시되어 있다. 이동식 몸체는 수도물과 같은 세척액을 보관하는 탱크, 액체 분사기 및 탱크로부터 액체 분사기로의 유동 경로를 갖는다. 전기분해 전지는 유동 경로에 연결되어 있다. 전기분해 전지는 이온 교환막에 의하여 분리된 양극 챔버 및 음극 챔버를 가지며, 기능 생성기를 통과한 수도물을 전기화학적으로 활성화한다.US Publication No. 2007/0186368 to Field et al. Discloses various devices in which the features and methods described herein may be used, such as a mobile surface cleaner with a movable body configured to circumscribe the surface. The movable body has a tank for storing wash liquid, such as tap water, a liquid injector and a flow path from the tank to the liquid injector. The electrolysis cell is connected to the flow path. The electrolysis cell has an anode chamber and a cathode chamber separated by an ion exchange membrane, and electrochemically activates tap water that has passed through the function generator.
기능 생성기는 수도물을 양극 EA액 및 음극 EA액으로 변환한다. 예를 들어, 양극 EA액 및 음극 EA액은 세척 및/또는 살균될 표면에 별도로 인가되거나, 장치상에서 결합되어 결합된 양극 EA액과 음극 EA액을 형성하여 세척 헤드를 통하여 함께 분사될 수 있다.The function generator converts tap water into anolyte and catholyte EA liquids. For example, the anolyte EA liquid and the catholyte EA liquid may be applied separately to the surface to be cleaned and / or sterilized, or may be combined and sprayed together through the cleaning head to form a combined positive and negative EA liquid on the device.
필드(Field) 등의 미국 공개공보 제2007/0186368호는 또한 여기에 개시되어 있는 다양한 구조적 구성요소 및 프로세스가 별도로 또는 함께 이용될 수 있는 다른 구조를 개시하고 있다. 예를 들어, 양극 EA액과 음극 EA액을 생성하는 벽걸이형 플랫폼이 개시되어 있다. US Publication No. 2007/0186368 to Field et al. Also discloses other structures in which the various structural components and processes disclosed herein may be used separately or together. For example, a wall-mounted platform for producing anolyte EA liquid and catholyte EA liquid is disclosed.
임의의 이들 장치는 전기분해 전지의 기능적 동작 상태 또는 동작 특징의 시각적 지시를 제공하도록 구성될 수 있으며, 여기서 지시기의 조명은 장치 외부에 있는 관점에서 액체를 통하여 볼 수 있다. 지시등은 관찰자의 직접 시선(direct line of sight) 상에 있을 필요는 없고, 시선 밖에 있을 수도 있다. 예를 들어, 조명은 액체를 통하는 것과 같은 빛의 분산 및/또는 산란으로 인하여 볼 수 있다. Any of these devices can be configured to provide a visual indication of the functional operating state or operating characteristics of the electrolysis cell, wherein the illumination of the indicator can be seen through the liquid from a perspective outside the device. The indicator need not be on the observer's direct line of sight, but may be outside the line of sight. For example, illumination can be seen due to scattering and / or scattering of light, such as through a liquid.
일 실시예에서, 벽걸이 플랫폼은 전기분해 전지 및 플랫폼의 유입구로부터 전기분해 전지를 통하여 플랫폼의 유출구로의 액체 유동 경로를 지원한다. 유동 경로의 적어도 일부분은 적어도 반투명이고, 플랫폼의 외부에서 볼 수 있다. 플랫폼은, 플랫폼의 저장실 및/또는 튜브를 따르는 것과 같은 유동 경로의 적어도 일부를 따라 액체를 조명하는, 도 7에 도시된 것과 같은 지시등을 더 포함한다.
In one embodiment, the wall-mounted platform supports a liquid flow path from the inlet of the electrolysis cell and the platform to the outlet of the platform through the electrolysis cell. At least a portion of the flow path is at least translucent and can be seen from outside of the platform. The platform further includes an indicator light as shown in FIG. 7 that illuminates the liquid along at least a portion of the flow path, such as along the platform's reservoir and / or tube.
13. 이동식 표면 세척기13. removable surface washer
전기분해 전지의 경우와 같이, 여기에서 설명하는 특징 및 방법은 분무기, 이동식 표면 세척기 및/또는 독립형 또는 벽걸이형 전기분해 플랫폼과 같은 다양하고 상이한 응용분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이들은 이동식 하드 바닥 표면 세척기, 이동식 소프트 바닥 표면 세척기, 또는 하드 바닥 및 소프트 바닥 또는 다른 표면에 적용될 수 있는 이동식 표면 세척기와 같은 이동 세척기상에(또는 외부에) 구현될 수 있다.As in the case of electrolysis cells, the features and methods described herein can be used in a variety of different applications such as nebulizers, mobile surface cleaners and / or standalone or wall-mounted electrolysis platforms. For example, they can be implemented on (or externally) a mobile washer, such as a mobile hard floor surface washer, a mobile soft floor surface washer, or a mobile surface washer that can be applied to hard floors and soft floors or other surfaces.
필드(Field) 등의 미국 공개공보 제2007/0186368호는, 표면을 일주하도록 구성된 이동식 몸체를 갖는 이동식 표면 세척기와 같은 여기에서 설명하는 특징 및 방법이 사용될 수 있는 다양한 장치가 개시되어 있다. 이동식 몸체는 수도물과 같은 세척액을 보관하는 탱크, 액체 분사기 및 탱크로부터 액체 분사기로의 유동 경로를 갖는다. 전기분해 전지는 유동 경로에 연결되어 있다. 전기분해 전지는 이온 교환막에 의하여 분리된 양극 챔버 및 음극 챔버를 가지며, 기능 생성기를 통과한 수도물을 전기화학적으로 활성화한다.US Publication No. 2007/0186368 to Field et al. Discloses various devices in which the features and methods described herein may be used, such as a mobile surface cleaner with a movable body configured to circumscribe the surface. The movable body has a tank for storing wash liquid, such as tap water, a liquid injector and a flow path from the tank to the liquid injector. The electrolysis cell is connected to the flow path. The electrolysis cell has an anode chamber and a cathode chamber separated by an ion exchange membrane, and electrochemically activates tap water that has passed through the function generator.
기능 생성기는 수도물을 양극 EA액 및 음극 EA액으로 변환한다. 예를 들어, 양극 EA액 및 음극 EA액은 세척 및/또는 살균될 표면에 별도로 인가되거나, 장치상에서 결합되어, 결합된 양극 EA액과 음극 EA액을 형성하여 세척 헤드를 통하여 함께 분사될 수 있다.The function generator converts tap water into anolyte and catholyte EA liquids. For example, the anolyte EA liquid and the catholyte EA liquid may be applied separately to the surface to be cleaned and / or sterilized or may be combined on a device to form a combined anolyte EA liquid and a catholyte EA liquid and sprayed together through the cleaning head. .
도 17은 상술한 특징 및/또는 방법 중 하나 이상이 구현될 수 있고, 필드(Field) 등의 미국 공개공보 제2007/0186368호에 개시되어 있는 이동식 하드 및/또는 소프트 표면 세척기(700)의 일 실시예를 나타낸다. 도 17은 개방 위치에서 그 뚜껑을 갖는 세척기(700)의 사시도이다.FIG. 17 illustrates one or more of the mobile hard and / or
이 실시예에서, 세척기(700)는 콘크리트, 타일, 비닐, 테라초(terrazzo) 등과 같은 하드 바닥 표면에 사용되는 후방-보행식(walk-behind) 세척기이고, 다른 실시예에서, 세척기(700)는 여기에서 설명한 바와 같은 세척 및/또는 살균 동작을 수행하는 탑승식(ride-on), 부착식(attachable), 견인식(towed-behind) 세척기로서 구성될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 세척기(700)는 카펫과 같은 소프트 바닥, 또는 추가적인 실시형태에서 하드 바닥과 소프트 바닥 모두를 세척하는데 적용될 수 있다. 세척기(700)는 배터리와 같은 내부(on-board) 전원 또는 전기 코드를 통하여 전력을 공급받는 전기 모터를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다른 방법으로 내부 연소 기관 시스템이 독립적으로 또는 전기 모터와 결합하여 사용될 수 있다.In this embodiment, the cleaner 700 is a walk-behind cleaner used for hard floor surfaces such as concrete, tile, vinyl, terrazzo, and the like, and in other embodiments, the cleaner 700 May be configured as a ride-on, attachable, towed-behind cleaner that performs the cleaning and / or sterilization operations as described herein. In further embodiments, the cleaner 700 may be applied to cleaning soft floors, such as carpets, or in further embodiments, both hard floors and soft floors. The cleaner 700 may include an electric motor powered via an on-board power source such as a battery or an electrical cord. For example, the internal combustion engine system can alternatively be used independently or in combination with an electric motor.
세척기(700)는 일반적으로 베이스부(702) 및 뚜껑(704)을 포함하며, 뚜껑(704)은 힌지(미도시)에 의하여 베이스부(702)의 일면을 따라 부착되어 있으며, 베이스(702)의 내부로의 접근을 제공하기 위하여 위로 열린다. 베이스부(702)는 세척/살균 동작 동안에 처리되어 바닥 표면에 인가되는 보통의 수도물과 같은 주요한 세척 및/또는 살균 액체 성분 또는 액체를 포함하는 탱크를 포함한다. 예를 들어, 다른 방법으로, 액체는 탱크(706)에 보관되기 전에 세척기 내부 또는 외부에서 처리될 수 있다. 또한, 세척기(700)는 액체가 세척될 바닥에 인가되기 전에 액체를 처리하는 전기분해 전지(708)를 포함한다. 예를 들어, 처리된 액체는 직접 및/또는 세척 헤드를 통하여 바닥으로 인가될 수 있다. 바닥으로 인가되는 처리된 액체는 양극 EA액 스트림, 음극 EA액 스트림, 양극 EA액 스트림과 음극 EA액 스트림 모두 및/또는 결합된 양극 및 음극 EA액 스트림을 포함할 수 있다. 전지(408)는 이온 교환막을 포함할 수 있으며, 이온 교환막 없이 구성될 수 있다.The cleaner 700 generally includes a
필드(Field) 등의 미국 공개공보 제2007/0186368호는 또한 여기에 개시되어 있는 다양한 구조적 구성요소 및 프로세스가 별도로 또는 함께 활용될 수 있는 다른 구조를 개시하고 있다. 예를 들어, 양극 및 음극 EA액을 생성하는 벽걸이형 플랫폼이 개시되어 있다. 예를 들어, 이 플랫폼은 여기에서 설명한 바와 같은 제어 전압 패턴으로 제어될 수 있다.
US Publication No. 2007/0186368 to Field et al. Also discloses other structures in which the various structural components and processes disclosed herein may be utilized separately or together. For example, a wall-mounted platform for producing anolyte and catholyte EA liquids is disclosed. For example, the platform can be controlled with a control voltage pattern as described herein.
14. 벽걸이형 플랫폼14. Wall Mounted Platform
예를 들어, 도 18은 예시적인 실시형태에 따라 플랫폼(802)에 장착되어 있는 세척액 생성기(800)의 간략화된 블록도를 나타낸다. 플랫폼(802)은 휴대되거나, 작동자 또는 차량에 의하여 이동되거나, 세척 또는 유지 트롤리(trolley), 봉걸레 양동이(mop bucket)와 같은 다른 디바이스에 부착되어 있거나, 인간에 의하여 이동되는, 바닥, 벽, 벤치, 또는 다른 표면상의 시설에 장착되거나 위치하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 플랫폼(802)은 봉걸레 양동이, 이동식 세척 기계 등과 같은 세척 및/또는 살균액을 갖는 세척 디바이스를 적재한 시설의 벽에 장착된다.For example, FIG. 18 shows a simplified block diagram of a
플랫폼(802)은 수도물과 같은 액체를 공급원으로부터 받아들이는 유입구(803)를 포함한다. 예를 들어, 다른 방법으로, 플랫폼(802)은 처리될 액체의 공급을 유지하는 탱크를 포함할 수 있다. 플랫폼(802)은 상술한 바와 같이 하나 이상의 전기분해 전지(804) 및 제어 회로(806)를 포함한다. 전기분해 전지(804)는 여기에서 설명한 임의의 구조 또는 다른 적절한 구조를 가질 수 있다. 플랫폼(802)은 또한 여기에 개시되어 있는 것으로 제한되지 않고 임의의 다른 디바이스 또는 구성요소를 포함할 수 있다.
전기분해 전지(804)의 출력으로부터의 하나 또는 복수의 경로는 양극 EA액과 음극 EA액을 별도로 분사하거나, 혼합된 양극 및 음극 EA액을 유출구(808)를 통하여 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용되지 않은 양극액 또는 음극액은 플랫폼(802) 상의 폐기물 탱크 또는 배수구로 향할 수 있다. 양극 EA액과 음극 EA액 모두가 유출구(808)를 통하여 분사되는 실시형태에서, 유출구는 별도의 양극액 포트 및 음극액 포트 및/또는 결합 포트를 가질 수 있으며, 예를 들어, 상술한 바와 같이 양극액과 음극액의 혼합액을 전달한다. 또한, 여기에 있는 임의의 실시형태는 전기분해 전지에 의하여 생산된 양극액 및/또는 음극액을 보관하는 하나 이상의 저장 탱크를 포함할 수 있다.One or a plurality of paths from the output of the
특정 실시형태에서, 전기분해 전지(804)는 적어도 하나의 이온 선택막에 의하여 분리되는 적어도 하나의 양극 및 적어도 하나의 음극을 포함하며, 하나 이상의 양극 챔버와 음극 챔버를 형성한다. 예를 들어, 유출구(808)는 별도의 양극액 포트와 음극액 포트를 가지며, 임의의 유동 밸빙 없이 양극 챔버 및 음극 챔버에 각각 유체적으로 연결되어 있다. 제어 회로(806)는 도 6과 관련하여 상술한 전압 패턴으로 양극 및 음극을 가동시키며, 각각의 양극액 포트는 상당히 일정한 양극 EA액 출력을 공급하고, 각각의 음극액 포트는 상당히 일정한 음극 EA액 출력을 공급한다. 상당히 일정하고, 상대적으로 양의 전압이 양극에 인가되고, 상당히 일정하고, 상대적으로 음의 전압이 음극에 인가된다. 주기적으로, 각각의 전압이 상대적 반대 극성으로 잠시 펄스화되어 스케일 침전물을 제거한다.In a particular embodiment, the
양극의 개수가 음극의 개수와 상이하면, 예를 들어 비율이 3:2이거나, 또는 양극의 표면 영역이 음극의 표면 영역과 상이하면, 인가된 전압 패턴은 상기 방법으로 양극액 또는 음극액 중 어느 하나의 양을 더 많이 생산하는데 사용될 수 있으며, 생산된 액체의 세척 또는 살균 특성을 강조할 수 있다. 다른 비율 또한 사용될 수 있다. 플랫폼(802)은 필요에 따라 스위치 상태에 따라 더 많은 양의 양극액 또는 음극액을 생산하기 위하여, 각각의 전극에 인가된 전압 패턴을 선택적으로 반전시키는 제어 회로를 동작시키는 스위치 또는 다른 사용자 입력 디바이스(810)를 더 포함할 수 있다.
If the number of anodes is different from the number of cathodes, for example, the ratio is 3: 2, or if the surface area of the anode is different from the surface area of the cathode, the applied voltage pattern may be any of the anolyte or catholyte in this manner. It can be used to produce more of one quantity and can emphasize the cleaning or sterilization properties of the liquid produced. Other ratios can also be used. The
15. 전 표면 세척기15. Pre Surface Washer
도 19는 미국 특허 제6,425,958호에 상세하게 설명되어 있는 전 표면 세척 조립체(980)의 사시도이다. 세척 조립체(980)는 예를 들어, 도 1과 관련하여 설명하거나 도시한 것 또는 여기에 개시되어 있는 임의의 다른 실시형태로 제한되지 않는 것과 같은, 여기에 개시되어 있는 전극 및 제어 회로를 갖는 하나 이상의 전기분해 전지를 갖는 액체 분배 경로를 포함하도록 변형된다.19 is a perspective view of a full
세척 조립체(980)는 예를 들어, 하나 이상의 다음의 액체 즉, 양극 EA 물, 음극 EA 물, 혼합된 양극 및 음극 EA 물 또는 다른 전기적으로 대전된 액체를 세척될 바닥으로 전달하거나 세척된 바닥으로부터 선택적으로 회수하도록 구성된다. 예를 들어, 물에 추가하는 액체 또는 물 이외의 액체가 사용될 수 있다.The cleaning
예를 들어, 세척 조립체(980)는 화장실 또는 적어도 하나의 하드 표면을 갖는 임의의 다른 공간의 하드 표면을 세척하는데 사용될 수 있다. 세척 조립체(980)는 미국 특허공보 제6,425,958호에 개시되어 있는 바와 같은, 세척 디바이스 및 표면을 세척하는 세척 디바이스와 함께 사용되는 부대용품을 포함한다. 세척 조립체(980)는 하우징(981), 핸들(982), 휠(983), 배관 호스(984) 및 다양한 부대용품을 포함한다. 부대용품은 끼워진 연장 핸들(986)을 갖는 바닥 브러쉬(985), 2 피스(piece) 더블 밴드 막대의 제1 피스(987) 및 제2 피스(988) 및 도 19에 도시되어 있지 않은 다양한 추가 부대용품을 포함하며, 여기에는 진공 호스, 블로워(blower) 호스, 스프레이기 호스, 블로워 호스 노즐, 스프레이 건, 스퀴지(squeegee) 바닥 도구 부착물, 굴퍼(gulper) 도구 및 탱크 필(tank fill) 호스(조립체(980) 상의 포트에 연결될 수 있는)가 포함된다. 조립체는 탱크 또는 착탈식 액체 보관용기 및 회수 탱크 또는 착탈식 회수 액체 보관용기를 수반하는 하우징을 갖는다. 세척 조립체(980)는 스프레이기 호스를 통하여 표면상에 세척액을 분사함으로써 표면을 세척하는데 사용된다. 블로워 호스는 표면을 건조시키고, 소정의 방향으로 표면상의 액체를 증발시키는데 사용된다. 진공 호스는 액체를 표면으로부터 흡입하고 세척 디바이스(980) 내의 회수 탱크로 흡입하여 표면을 세척하는데 사용된다. 진공 호스, 블로워 호스, 스프레이기 호스 및 세척 조립체(980)와 함께 사용되는 다른 부대용품은 용이한 이동을 위하여 세척 디바이스(980)와 함께 수반된다.For example, the cleaning
또한, 도 8 내지 도 16에 도시되어 있는 실시형태와 유사하게, 도 17 내지 도 19에 도시되어 있거나 설명한 임의의 장치는, 전기분해 전지(404)에 의한 처리 전 또는 처리 후의 액체 자체를 조명하기 위하여 장치상에 위치하는 하나 이상의 지시등(414 및/또는 416)(도 7에 도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지시등은 조명되는 경우, 장치 외부에 있는 관점에서 액체를 통하여 시각적으로 인식할 수 있는 가시광선 파장 범위에 있는 광속을 생성한다. 예를 들어, 액체는 빛의 적어도 일부를 분산시키고, 액체 자체가 조명되는 시각적 인상을 준다. 일 실시형태에서, 장치는 보관용기, 루멘 또는 액체를 보관하는 다른 구성요소를 포함하며, 조명되는 경우, 지시기(414 및/또는 416)에 의하여 생산되는 빛의 적어도 일부를 투과시키도록 위치한 적어도 반투명의 소재 및/또는 그 일부를 포함한다. 이 보관용기, 루멘, 또는 다른 구성요소는 장치 외부에서 적어도 부분적으로 볼 수 있다.
In addition, similar to the embodiment shown in FIGS. 8-16, any of the devices shown or described in FIGS. 17-19 may illuminate the liquid itself before or after treatment by the
16. 도 8 내지 도 16에 도시되어 있는 분무기용 제어 회로16. Control circuit for the nebulizer shown in FIGS. 8-16
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 8 내지 도 16에 도시되어 있는 휴대 분무기(500 및 500') 내의 다양한 구성요소를 제어하는 제어 회로를 나타내는 블록도이다. 제어 회로의 중요한 구성요소는 마이크로제어기(1000), DC-DC 변환기(1004) 및 출력 구동기 회로(1006)를 포함한다.20 is a block diagram illustrating control circuitry for controlling various components within
다양한 구성요소에 대한 전력은 예를 들어, 도 16b에 도시된 바와 같은 분무기에 수반되는 배터리 팩(542)에 의하여 공급된다. 특정 실시예에서, 배터리 팩(542)은 10 개의 니켈-금속 수소 배터리를 포함하며, 각각은 약 1.2 볼트의 명목 출력 전압을 갖는다. 배터리가 직렬 연결되어 있으므로, 명목 출력 전압은 약 1800 밀리암페어-시간의 용량을 갖는 10 볼트 내지 12.5 볼트이다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b에 도시된 핸드 트리거(570, 572)는 배터리 팩(542)으로부터 전압 조절기(1003) 및 DC-DC 변환기(1004)로 12 볼트 출력 전압을 인가한다. 페어차일드 세미콘덕터 코포레이션(Fairchild Semiconductor Corporation)의 LM7805 조절기와 같은 임의의 적절한 전압 조절기가 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 전압 조절기(1003)는 제어 회로 내의 다양한 전기 구성요소에 전력을 공급하는 5 볼트 출력 전압을 제공한다.Power for the various components is supplied by
DC-DC 변환기(1004)는 전기분해 전지(552)의 전극을 통하여 인가되는 출력 전압을 생성한다. 변환기는 마이크로제어기에 의하여 제어되며, 전기분해 전지를 통하여 원하는 전류 끌어당김을 얻기 위하여 구동 전압을 단계적으로 상승시키거나 하강시킨다. 특정 실시예에서, 변환기(1004)는 8 볼트 내지 28 볼트 이상의 범위에서 전압을 단계적으로 상승시키거나 하강시켜서, 전기분해 전지(552)를 통하여 약 400 밀리암페어의 전류 끌어당김을 얻을 수 있으며, 펌프(550)는 보관용기(510)로부터 전지(552)를 통하여 노즐(508) 밖으로 물을 펌핑한다(도 8a 및 도 8b). 요구되는 전압은 전지의 전극들 사이의 물의 전도성에 따라 부분적으로 다르다.The DC-
특정 실시예에서, DC-DC 변환기(1004)는 미국 뉴욕주 필햄 소재 피코 일렉트로닉스 인코포레이션(PICO Electronics, Inc.)의 A/SM 시리즈 표면 장착 변환기를 포함한다. 다른 실시예에서, 부스트 분야에 관련된, 미국 애리조나주 피닉스 소재 온 세미컨덕터(ON Semiconductor)의 NCP3064 1.5A Step-Up/Down/Inverting Switching 조절기를 포함한다. 다른 실시형태에서 다른 회로가 사용될 수 있다.In a particular embodiment, the DC-
출력 구동기 회로(1006)는 마이크로제어기(1000)에 의하여 생성되는 제어 신호의 함수로서 전기분해 전지(552)로 인가된 구동 전압의 극성을 선택적으로 반전시킨다. 예를 들어, 마이크로제어기(1000)는 도 6과 관련하여 설명 및/또는 도시되어 있는 것과 같은 소정의 패턴으로 극성을 변경하도록 구성될 수 있다. 출력 구동기(1006)는 또한 펌프(550)에 출력 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다른 방법으로, 펌프(550)는 트리거 스위치(570, 572)의 출력으로부터 직접 출력 전압을 받아들일 수 있다. The
특정 실시예에서, 출력 구동기 회로(1006)는 미국 텍사스주 달라스 소재의 텍사스 인스트루먼츠 코포레이션(Texas Instruments corporation)의 이용가능한 DRV 8800 풀 브릿지 모터 구동기 회로를 포함한다. 다른 실시형태에서 다른 회로들이 사용될 수 있다. 구동기 회로(1006)는 마이크로제어기에 의하여 제어되는 전압 패턴에 따라 전기분해 전지(552)에 출력 전압을 구동하는 H-스위치를 갖는다. H-스위치는 전지(552)에 의하여 끌어당겨진 전류를 감지하기 위하여 마이크로제어기에 의하여 사용될 수 있는 전류 감지 출력을 갖는다. 감지 저항( RSENSE)은 감지된 전류를 나타내고 피드백 전압으로서 마이크로제어기(1000)로 인가되는 전압을 발생(develop)한다. 마이크로제어기(1000)는 피드백 전압을 모니터링하고, 원하는 전류 끌어당김을 유지하기 위하여 변환기(1004)를 제어하여 적절한 구동 전압을 출력한다.In a particular embodiment,
마이크로제어기(1000)는 또한 피드백 전압을 모니터링하여, 전기분해 전지(552) 및 펌프(550)가 적절하게 동작하고 있는지를 확인한다. 상술한 바와 같이, 마이크로제어기(1000)는 출력 구동기 회로(1006)에 의하여 감지된 전류 레벨의 함수로서 LED(594 및 596)를 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(1000)는 감지된 전류 레벨이 임계값 레벨 이상 또는 이하 또는 일정 범위 내인지의 함수로서 LED(594 및 596) 중 한 세트 또는 양 세트 모두를 턴오프(또한, 선택적으로 턴온)할 수 있다.The
특정 실시형태에서, 마이크로제어기(1000)는 미국 미네소타주 시프 리버 펄스 소재의 디지-키 코포레이션(Digi-Key Corporation)의 이용가능한 MC9S08SH4CTG-ND Microcontroller와 같은 마이크로제어기를 포함한다.In a particular embodiment, the
도 20에 도시되어 있는 실시예에서, 회로의 조명 제어부는 출력 저항(R1 및 R2) 및 풀-업(pull-up) 저항(R3), 적색 LED 다이오드(D1 내지 D4) 및 풀-다운 트랜지스터(Q1)에 의하여 형성되는 제1 "적색" LED 제어 레그(leg)를 포함한다. 마이크로제어기(1000)는 제1 제어 출력을 가지며, 이는 트랜지스터(Q1)를 턴온 및 턴오프함으로써 적색 LED(D1 내지 D4)를 선택적으로 턴온 및 턴오프한다. 회로의 조명 제어부는 풀-업 저항(R4), 녹색 LED 다이오드(D5 내지 D8) 및 풀-다운 트랜지스터(Q2)에 의하여 형성되는 제2 "녹색" LED 제어 레그(leg)를 더 포함한다. 마이크로제어기(1000)는 제2 제어 출력을 가지며, 이는 트랜지스터(Q2)를 턴온 및 턴오프함으로써 녹색 LED(D5 내지 D8)을 선택적으로 턴온 및 턴오프한다.In the embodiment shown in FIG. 20, the lighting control of the circuit includes output resistors R1 and R2 and pull-up resistor R3, red LED diodes D1-D4 and pull-down transistors ( And a first "red" LED control leg formed by Q1). The
제어 회로는 제어 헤더(header)(1002)를 더 포함하며, 이는 마이크로제어기(1000)의 재프로그램 가능한 출력을 제공한다. The control circuit further includes a
특정 실시예에서, 구성요소(1000, 1002, 1003, 1004, 1006, R1-R4, D1- D8 및 Q1-Q2)는 도 16에 도시되어 있는 회로 기판(540) 상에 있다.In certain embodiments,
또한, 도 20에 도시되어 있는 제어 회로는 도 8c에 도시되어 있는 전력 잭(523)을 통하여 수신된 에너지로 배터리 팩(542) 내의 배터리를 충전하는 충전 회로(미도시)를 포함한다. The control circuit shown in FIG. 20 also includes a charging circuit (not shown) that charges the battery in the
여기에 도시되어 있는 하나 이상의 제어 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등 또는 이들의 조합에 의하여 구현될 수 있다. 이러한 소프트웨어, 펌웨어 등은 메모리 디바이스와 같은 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된다. 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 플래시 메모리, RAM, ROM, 집적 회로 상의 저항 세트와 같은 임의의 컴퓨터-판독가능 메모리 디바이스가 사용될 수 있다. One or more control functions shown herein may be implemented by hardware, software, firmware, or the like, or a combination thereof. Such software, firmware, and the like are stored on computer-readable media such as memory devices. Any computer-readable memory device can be used, such as a disk drive, solid state drive, flash memory, RAM, ROM, a resistor set on an integrated circuit.
본 발명은 하나 이상의 실시형태와 관련하여 설명되어 있지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위 및/또는 첨부한 청구항에서 벗어나지 않고 형태 및 상세부분을 변경할 수도 있다는 것을 인식할 것이다.While the invention has been described in connection with one or more embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention and / or the appended claims.
Claims (20)
전기 분해전지를 통과하는 액체 유동 경로;
상기 전기분해 전지의 동작 특성의 함수로서 조명되고, 지시등으로부터 방사된 광속은 유동 경로의 적어도 일부를 조명하는 지시등을 포함하는 장치.Electrolysis cell;
A liquid flow path through the electrolysis cell;
And a light beam illuminated as a function of operating characteristics of the electrolysis cell, wherein the luminous flux emitted from the indicator light comprises an indicator light illuminating at least a portion of the flow path.
전기분해 전지;
유동 경로에 연결된 펌프;
전지분해 전지에 의하여 처리될 액체를 담는 유동 경로 내의 용기
유동 경로 내의 노즐;
전지분해 전지에 전기적으로 연결된 제어 회로를 갖는 휴대 분무기인 것을 특징으로 하는 장치.The device of claim 1, wherein the device is
Electrolysis cell;
A pump connected to the flow path;
Vessel in the flow path containing the liquid to be treated by the electrolysis cell
Nozzles in the flow path;
And a portable nebulizer having a control circuit electrically connected to the electrolysis cell.
제1 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 꺼지는 제1 지시등; 및
제2의 다른 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 꺼지는 제2 지시등을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 10, wherein the indicator light
A first indicator having a first color and illuminated when the electrical current is within the first current range and off when the electrical current is outside the first current range; And
And a second indicator having a second different color, illuminated when the electrical current is outside the first current range, and turning off when the electrical current is within the first current range.
분무기에 수반되는 전기분해 전지로 액체를 전기분해하여 전기분해된 액체를 생산하는 단계;
전기분해된 액체를 분사하는 단계:
전기분해 전지의 동작 특성을 감지하는 단계;
상기 동작 특성의 함수로서 액체 또는 전기분해된 액체의 적어도 하나의 적어도 일부를 조명하는 단계를 포함하는 방법.Moving the liquid to the portable nebulizer;
Electrolyzing the liquid with an electrolysis cell accompanying the atomizer to produce an electrolyzed liquid;
Spraying the electrolyzed liquid:
Sensing operating characteristics of the electrolysis cell;
Illuminating at least a portion of at least one of the liquid or the electrolyzed liquid as a function of the operating characteristic.
노즐;
상기 용기에서 노즐까지의 액체 유동 경로;
상기 유동경로 내의 전지분해 전지;
상기 유동경로 내의 펌프; 및
상기 용기 또는 유동 경로의 적어도 하나를 조명하기 위하여 위치되는 지시등을 포함하는 휴대 분무기Vessel;
Nozzle;
A liquid flow path from the vessel to the nozzle;
A cell decomposition battery in the flow path;
A pump in the flow path; And
Portable nebulizer comprising an indicator light positioned to illuminate at least one of the vessel or flow path
제1 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 꺼지는 제1 지시등; 및
제2의 다른 색깔을 갖고, 전기 전류가 제1 전류 범위 밖에 있을 때 조명되고, 전기 전류가 제1 전류 범위 내에 있을 때 꺼지는 제2 지시등을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 분무기.The method of claim 17, wherein the indicator light
A first indicator having a first color and illuminated when the electrical current is within the first current range and off when the electrical current is outside the first current range; And
And a second indicator having a second different color, illuminated when the electrical current is outside the first current range, and turning off when the electrical current is within the first current range.
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