KR20120028308A

KR20120028308A - 전해조를 위한 일회용 카트리지

Info

Publication number: KR20120028308A
Application number: KR1020117027730A
Authority: KR
Inventors: 윌리암 제이 3세 요스트; 칼 데이비드 러츠; 로버트 엠 젠코
Original assignee: 일렉트롤리틱 오존 인코퍼레이티드
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2012-03-22
Also published as: WO2010129338A2; US20110011736A1; WO2010129338A3; CN102439200A; JP2012525504A; EP2425041A2

Abstract

본 발명의 구체적인 실시례는 인터페이스를 갖는 전해조에 사용되는 카트리지에 관한 것이다. 카트리지는 음극액 용액의 저장을 위한 저수조를 포함한다. 저수조는 전해조와 분리 및 결합한다. 카트리지는 또한 전해조의 인터페이스와 분리 및 결합할 수 있는 적어도 하나의 카트리지 포트를 포함한다. 카트리지 포트가 전해조의 인터페이스와 결합한 때, 카트리지 포트는 또한 저수조와 전해조 사이에서 음극액 용액이 순환되도록 구성된다.

Description

전해조를 위한 일회용 카트리지{DISPOSABLE CATRIDGE FOR AN ELECTROLYTIC CELL}

본 발명은 전해조에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 음극액 용액을 갖는 전해조에 관한 것이다.

전해조는 다양한 화학물질(예를 들어 합성물과 요소)의 생산을 위해 사용된다. 전해조의 하나의 응용은 오존의 생성이다. 오존의 병원균과 박테리아를 효과적으로 없애며, 효과적인 소독약으로 알려져 있다. 미국 식품의약국은 식품 접촉면의 살균제로, 오존의 사용과 식품 생산에의 직접 적용을 승인하였다. 그에 따라서, 전해조는 오존의 생산과 원수(SOURCE WATER)에의 오존 직접 용해를 위해 사용되어 왔다. 그 결과, 전해조는 공업용 용수의 공급과 병에 담긴 생수의 정화에도 응용된다.

본 발명의 구체적인 실시례는 인터페이스를 갖는 전해조에 사용되는 카트리지에 관한 것이다. 카트리지는 음극액 용액을 저장하는 저수조를 포함한다. 저수조는 전해조와 분리 및 결합 가능하다. 카트리지는 전해조의 인터페이스와 분리 및 결합 가능한 카트리지 포트를 적어도 하나 포함한다. 카트리지의 포트는 저수조와 카트리지 포트가 전해조의 인터페이스와 결합될 때, 전해조 사이에서 음극액 용액이 순환되도록 구성된다.

카트리지의 다른 구체적인 실시례에서는, 카트리지는 양극과 하우징을 갖는 전해조를 위해 사용된다. 카트리지는 음극과 전해액 용액의 저장을 위한 저수조를 포함한다. 저수조는 셀이 사용되는 때와 저수조가 음극액 용액을 담고 있을 때 음극액 용액을 음극에 공급하도록 구성된다. 카트리지는 또한 전해조의 하우징의 인터페이스와 제거 및 분리 가능한 포트를 가진다. 뿐만 아니라, 음극은 하우징의 인터페이스에 연결될 때, 전해조의 양극과 간격을 가진다.

카트리지의 다양한 실시례에서는 카트리지는 저수조로부터 음극액 용액의 흐름을 허용하는 카트리지 유출포트와, 저수조로 음극액 용액의 흐름을 허용하는 카트리지 유입포트를 포함한다. 어떤 실시례에서는 카트리지 포트가 전해조의 인터페이스로부터 분리되었을 경우, 음극액 용액의 빠져 나옴을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 포함한다.

또한 본 발명의 구체적인 실시례는 원수(SOURCE WATER)에의 오존의 용해와 오존의 생성을 위한 기구에 관한 것이다. 기구는 내부를 이루는 하우징과 내부의 전해조를 포함한다. 전해조는 음극, 다이아몬드 양극, 음극과 다이아몬드 양극 사이의 멤브레인을 갖는다. 또한 기구는 음극액 용액을 받아들이는 저수조를 갖는 카트리지를 포함한다. 저수조는 전해조와 분리 및 결합한다. 또한 카트리지는 저수조와의 유체 전달을 위한 적어도 하나의 카트리지 포트를 갖는다. 적어도 하나의 카트리지 포트와의 분리 및 결합을 위해 하우징은 인터페이스를 갖는다. 저수조와 음극 사이의 음극액 용액의 순환을 위해, 카트리지 포트와 인터페이스가 더 구성된다.

기구의 전형적인 실시례에서는 카트리지 포트는 저수조로부터 음극액 용액의 통과를 허용하기 위한 카트리지 유출 포트와 저수조로의 음극액 용액의 통과를 허용하기 위한 카트리지 유입 포트를 포함한다. 기구는 또한 인터페이스상에 해당하는 구조물을 포함한다. 예를 들어, 인터페이스는 카트리지 유출 포트와의 유체 전달을 하며, 저수조로부터 음극으로의 음극액 용액의 통과를 허용하는 카트리지 유입 포트를 포함한다. 또한, 인터페이스는 카트리지 유입 포트와의 유체 전달과 음극액 용액의 음극으로부터 저수조로의 통과를 허용하는 음극 유출 포트를 포함한다. 어떤 실시례에서는 인터페이스는 인테페이스가 카트리지 포트로부터 적어도 하나의 밸브를 더 포함한다. 인터페이스가 카트리지 포트에서 분리될 때 음극액 용액이 빠져 나오는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 카트리지 포트는 카트리지 포트가 인터페이스로부터 분리될 때 음극액이 빠져 나오는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 밸브를 포함한다.

기구의 또 다른 구체적인 실시례에서는 기구는 카트리지와 양극을 갖는 하우징을 포함한다. 카트리지는 음극, 음극액 용액을 저장하고 음극에 음극액 용액을 공급하기 위한 저수조를 포함한다. 카트리지는 하우징의 인터페이스와 분리 및 결합하는 포트를 가진다. 하우징의 인터페이스와 결합될 때, 음극은 전해조의 양극과 갖는다.

다른 전형적인 실시례에서는, 기구의 하우징은 원수(SOURCE WATER)가 양극 유입 포트를 통하여 흐르고, 원수는 양극과 접촉하며, 그 다음에 원수가 양극 유출 포트를 통해 흐르는 양극 유입 포트와 양극 유출 포트를 포함한다. 발명의 다양한 실시례에서, 양극은 양극과의 접촉을 통해 원수로부터 오존을 발생하고, 오존은 원수에 용해된다. 부가적으로 또는 선택적으로, 기구는 카트리지가 하우징의 인터페이스로부터 분리될 때 원수가 빠져나오는 것을 방지하기 위한 적어도 하나의 밸브를 포함한다.

위에서 설명한 카트리지와 기구의 전형적인 실시례에서, 카트리지 또는 기구는 음극과 양극 사이에 간격을 두는 멤브레인을 포함한다. 어떤 실시례에서, 전해조는 멤브레인을 포함한다. 다른 실시례에서, 카트리지는 멤브레인을 포함한다. 더군다나, 전형적인 실시례에서는, 멤브레인은 솔리드 양자교환 멤브레인으로, 음극과 양극 사이에서 양자의 교환을 제공한다.

카트리지와 기구의 다른 전형적인 실시례에서는 음극액 용액은 저수조 내부에 저장된다. 다른 실시례에서는 음극액 용액은 고화체(SOLID FORM) 상태이다. 예를 들어, 음극액 용액은 예혼합(PRE-MIXED) 분말 상태일 수 있다.

위에서 설명한 카트리지 와 기구의 다양한 실시례에서는 저수조는 저수조로부터의 수소 가스 통과를 허용하는 한편, 음극액 용액을 포함하는 소수성 멤브레인을 포함한다.

위에서 설명한 카트리지와 기구의 다른 전형적인 실시례에서는 전해조의 성능을 모니터하도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 센서는 예를 들어, 음극액 용액의 산도(pH), 음극액 용액의 전도성, 음극액 용액의 용량, 전해조의 전원 공급의 볼티지 드로우(VOLTAGE DRAW)를 센싱한다. 부가적으로 또는 대안으로, 본 발명의 실시례는 카트리지의 교체 시기를 알려주는 지시계를 포함할 수 있다.

본 발명은 1) 복잡한 전해조의 구성을 간단하게 하고, 2) 주기적으로 교체해야 하는 전해조의 유효수명을 길게 유지하며, 3) 숙련된 인력의 개입 없이도 음극액의 교체를 가능하게 하는 과제를 해결하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 1에 기재된 카트리지는,

인터페이스를 갖는 전해조를 위한 카트리지로서, 상기 카트리지는,

음극액 용액을 저장하고, 상기 전해조와 분리가능하게 결합된 저수조와;

상기 전해조의 인터페이스와 결합될 때 상기 전해조와 상기 저수조 사이에서 음극액 용액이 순환되도록 구성되며, 상기 전해조의 인터페이스와 분리가능하게 결합되는 적어도 하나의 카트리지 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 2의 카트리지는,

상기 음극액 용액은 상기 저수조에 저장되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 3의 카트리지는,

상기 적어도 하나의 카트리지 포트는,

상기 저수조로부터 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유출 포트;와 상기 저수조로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유입 포트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 4의 카트리지는,

상기 카트리지 포트는, 상기 카트리지 포트가 상기 인터페이스로부터 분리될 때, 상기 음극액 용액의 유출을 방지하는 적어도 하나의 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 5의 카트리지는,

상기 저수조는 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 6의 카트리지는,

상기 음극액 용액은 고화체(SOLID FORM)인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 7의 카트리지는,

상기 음극액 용액은 예혼합 분말(PRE-MIXED POWERED)인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 8의 카트리지는,

카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 9의 기구는 오존을 생성하고 원수에 오존을 용해하는 기구로서, 상기 기구는, 내부를 형성하는 하우징;

상기 내부에 위치하며, 음극, 다이아몬드 양극과 음극과 다이아몬드 양극 사이에 있는 멤브레인을 갖는 전해조와 ; 상기 카트리지는

전해조와 분리가능하도록 결합되며 음극액 용액을 받는 저수조;와

상기 저수조와 유체 전달을 하는 적어도 하나의 카트리지 포트를 포함하며,

상기 하우징은 적어도 하나의 카트리지 포트와의 분리가능하도록 결합되며 인터페이스를 가지며, 적어도 하나의 카트리지 포트와 상기 인터페이스는 상기 저수조와 음극 사이에 음극액 용액이 순환되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 10의 기구는,

적어도 하나의 포트는 상기 저수조로부터 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유출 포트와 ;

상기 저수조로 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유입 포트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 11의 기구는,

상기 인터페이스는 카트리지 유출 포트와 유체 전달을 하며 상기 저수조로부터 음극으로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 음극 유입 포트와; 상기 카트리지 유입 포트와 유체 전달을 하며 상기 음극으로부터 상기 저수조로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 음극 유출 포트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 12의 기구는,

상기 인터페이스는, 상기 인터페이스가 상기 카트리지 포트로부터 분리될 때, 음극액 용액이 빠져 나가는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 13의 기구는,

상기 카트리지 포트가 상기 인터페이스로부터 분리될 때, 상기 음극액 용액이 빠져 나오는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 14의 기구는,

상기 저수조는, 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 15의 기구는,

상기 음극액은 저수조 안에 저장되고 고화체 상태인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 16의 기구는,

상기 음극액은 예혼합 분말(PRE-MIXED POWERED)인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 17의 기구는,

상기 하우징은 양극 유입 포트와 양극 유출 포트를 포함하여, 원수가 양극 유입 포트를 통해 다이아몬드 양극에 접촉하고, 그리고 양극 유출 포트를 통해 흐르는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 18의 기구는,

상기 다이아몬드 양극은, 원수와 다이아몬드 양극의 접촉으로부터 오존을 생성하고, 오존은 원수에 용해되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 19의 기구는,

상기 멤브레인은 음극과 양극 사이에 양자 교환을 제공하는 솔리드 양자 교환막(PROTON EXCHANGE MEMBRANE)인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 20의 기구는,

전해조의 성능을 모니터하는 센서가 더 포함되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 21의 기구는,

상기 센서는 음극액 용액의 산도(pH), 음극액 용액의 전도성, 음극액 용액의 용량과 전해조의 전원 공급의 볼티지 드로우(VOLTAGE DRAW)중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 22의 기구는,

카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 23의 카트리지는

양극을 갖는 전해조에 적용되며, 하우징과 함께 사용되는 카트리지는,

음극과;

음극액 용액의 저장과, 저수조에 상기 음극액 용액이 포함된 때, 사용하는 동안 상기 음극액 용액을 상기 음극에 제공하는 저수조와;

상기 하우징의 인터페이스와 분리가능하도록 결합된 포트를 가지며, 상기 하우징의 인터페이스에 결합한 때, 상기 음극은 상기 전해조의 양극으로부터 간격을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 24의 카트리지에 있어서,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 25의 카트리지는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 26의 카트리지는,

상기 음극액은 예혼합 분말인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항27의 카트리지는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 28의 카트리지는,

카트리지가 하우징의 인터페이스에 결합된 때, 상기 카트리지의 음극과 상기 전해조의 양극 사이에 간격을 갖는 멤브레인을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 29의 카트리지는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 30의 기구는,

오존을 생성하고, 오존을 원수에 용해시키는 기구로서,

양극을 갖는 하우징을 포함하되,

카트리지는

음극;

음극액 용액을 저장하고, 상기 음극에 상기 음극액 용액을 제공하는 저수조;

상기 카트리지는 하우징의 인터페이스와 분리가능하도록 결합되는 포트를 가지며, 상기 하우징의 인터페이스에 결합한 때, 상기 음극은 상기 전해조의 양극으로부터 간격을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 31의 기구는,

상기 카트리지는

상기 카트리지가 하우징의 인터페이스에 결합된 때, 멤브레인은 상기 카트리지의 음극과 상기 전해조의 양극 사이에 간격을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 32의 기구는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 33의 기구는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 34의 기구는,

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 35의 기구는,

상기 음극액은 예혼합 분말인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 36의 기구는,

상기 하우징은 양극 유입 포트와 양극 유출 포트를 포함하여, 원수가 양극 유입 포트를 통해 양극에 접촉하고, 그리고 양극 유출 포트를 통해 흐르는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 37의 기구는,

상기 양극은 원수와 양극의 접촉으로부터 오존을 생성하고, 오존은 원수에 용해되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 38의 기구는,

상기 하우징은 카트리지가 하우징의 인터페이스로부터 분리될 때, 원수가 빠져 나가는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 청구항 39의 기구는,

카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 장점이 있다.

(1) 전해조의 구성을 간단하게 할 수 있다.

(2) 전해조의 유효 수명을 길게 유지시킬 수 있다.

(3) 음극액이 저장되는 카트리지를 사용함으로써, 음극액의 교체가 용이하다.

(4) 음극에 축적되는 불순물의 감소가 가능하다.

도1은 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 카트리지와 전해조를 개략적으로 나타낸다.
도2는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 전해조의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도3은 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 카트리지의 결합도를 개략적으로 나타낸다.
도4는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 카트리지의 분해도를 개략적으로 나타낸다.
도5는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 카트리지와 전해조의 2개의 개략도를 포함한다.
도6은 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 전해조와 카트리지의 결합도를 개략적으로 나타낸다.
도7은 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 카트리지의 또 하나의 결합도를 개략적으로 나타낸다.
도8a-8e는 본 발명에서 묘사된 실시례에 부합하는 분해 및 결합 가능 연결부의 다양한 실시례를 개략적으로 나타낸다.
도9는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 전해조와 카트리지를 개략적으로 나타낸다.
도10은 도9의 카트리지를 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타낸다.
도11은 도9의 카트리지를 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타낸다.
도12는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 전해조와 카트리지를 개략적으로 나타낸다.
도13은 도12의 카트리지를 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타낸다.
도14는 도12의 전해조를 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타낸다.
도15는 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 받침대 부분과 카트리지를 개략적으로 나타낸다.
도16은 도15의 카트리지를 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타내고,
도17은 도15의 바닥 부분을 다른 방향에서 볼 경우를 개략적으로 나타낸다.

구체적인 실시례에서, 전해조는 제거 및 연결되는 카트리지로부터 음극액 용액을 받는다. 카트리지는 음극액 용액의 저장을 위한 저수조, 음극과 같은 전해조의 일부, 또는 전해조의 일부와 저수조 둘다 가질 수 있다. 저수조 다양한 실시례의 자세한 사항은 아래에서 언급된다.

도1은 본 발명의 하나의 실시례에 부합하는 전해조 100의 개략적으로 나타낸 것이다. 전해조100은 2개의 전극은 갖는다: (양극 120과 양극으로부터 간격으로 갖는 음극 122) 오존을 형성하기 위해, 원수는 양극 120에 적용되고, 음전위가 음극 122에 적용되는 동안, 양전위는 양극에 적용된다. 전해조 100의 양극 100 측에서는, 전위의 차이가 물 분자를 1) 산소와 2) 수소양이온으로 분해한다. 산소는 원수에 용해되는 오존으로 된다. 수소양이온은 음극 122에 적용되는 음전위에 의해 전해조 100의 양극 측으로부터 음극으로 끌어 당겨진다. 일단 전해조의 음극 100 측에서, 양이온은 수소 거품 123을 형성한다.

이러한 반응 동안 원수로부터의 스케일(예, 탄산칼슘)이 양극 120, 음극 122 또는 전해조 100의 다른 요소에 축적되거나 커질 수 있다. 결국 스케일이 전술한 바와 같이, 커진다면, 스케일은 전해조 100의 전기화확 반응을 지연시킨다. 더군다나, 전해조 100에서의 이러한 축적은 전해조의 수명을 단축시킬 수 있으며, 또는 전해조의 성능 회복과 오존과 같은 목적 화학물의 효율적인 생산을 위한 내부 부품의 정기적인 분해와 청소를 필요로 한다.

따라서 본 발명의 구체적인 실시례는 음극에의 스케일이 축적되는 것을 방지하기 위해 음극 122의 표면을 따라 음극액 용액 110을 흐르게 함으로써, 전해조의 효율을 향상시킨다. 음극액 용액 110이 없다면, 전해조 100의 효율은 감소될 것으로 예상된다.

다양한 종류의 음극액 용액을 사용할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시례에서는 염화나트륨과 구연산이 포함된 음극액 용액이 양극 120으로부터 음극 122으로의 양이온의 움직임을 촉진한다. 염화나트륨과 구연산은 양극120, 음극 122와 이온 교환 물질(예를 들어, 양자교환 멤브레인)을 통해 양이온을 끌어당기는 역할을 수행하여, 전해조 100의 부품이 막히지(CLOGGING)않도록 하여 전해조에서의 스케일의 축적을 효과적으로 감소한다. 더군다나 구연산은 연수장치(WATER SOFTENERS)에서 금속이온과 반응하여 구연산염 복합체를 형성하는데 사용되는 이온 교환 물질을 재생하는데 도움이 된다. 이와 같은 방법으로, 구연산은 전해조 100의 이온 교환 물질을 축적하는 금속이온을 떼어버린다(STRIPS OFF).

본 발명의 구체적인 실시례는 음극 122에 음극액 용액 110을 공급하는 저수조 104(예를 들어 탱크 또는 콘테이너)를 포함한다. 대량의 음극액 용액 110을 전해조 100에 공급하기 위해, 발명자들에 의해 알려진 선행기술의 전해조는 대용량 처리설비 또는 시스템의 일부로 포함된다. 음극액 용액 110이 희석된 경우, 오래된 음극액은 새로운 용액으로 교체된다. 음극액 용액 110의 교체 공정은 일반적으로 지저분하고 불편하다. 이러한 시스템에 있어서 적절한 교체와 엉망인 상황을 완화시키는 서비스를 제공하기 위해서는 숙련된 작업자가 자주 필요하다. 자주, 잉여 요소들(예를 들어 전해액 탱크 및/또는 배관)이 병렬로 배치되어, 첫번째 공급이 수리되는 동안 음극액 용액 110의 공급은 다른 공급으로 전환된다. 다른 경우에는 음극 122은 음극으로 원수의 일부가 배관을 통해 공급될 수 있다. 바람직하지 않게, 선행기술의 전략은 음극의 표면에 축적 및/또는 점점 커지는 불순물을 원수가 포함할 수 있기 때문에 전해조 100의 효율을 감소시킬 수 있다. 발명자는 음극액 용액 110을 저장하며 용이하게 교체할 수 있는 카트리지 102를 사용함으로써, 이러한 문제점을 방지할 수 있음을 발견했다. 발명자는 이러한 카트리지 102의 구체적인 실시례의 사용에 의해 1) 전해조 100의 복잡함을 감소시키고, 2) 전해조의 유효 수명을 일반적으로 유지시키며, 3) 음극액 100의 교체를 용이하게 할 수 있음을 깨달았다.

따라서, 본 발명의 구체적인 실시례는 전해조 100의 유효 수명을 상당히 증가시키고 전해조의 교환, 서비스 호출과/또는 숙련된 인력의 개입이 요구되는 것을 방지한다. 본 발명의 구체적인 실시례는, 간단하고 쉬운 교환을 통하여, 스케일과 다른 불순물의 축적을 방지하고, 음극 122로부터 이러한 불순물의 대부분을 제거하고 모으는데 도움을 주는 카트리지 102를 사용한다.

위에서 설명한 바와 같이, 전해조 100의 구체적인 실시례는 양극 120과 오존의 형성을 촉진하는 음극 122를 포함한다. 전해조 100은 카트리지 102와의 분리 및 제거를 위한 인터페이스 119(도 5 참조)를 갖는 하우징 118(도 2 참조)의 내부에 포함된다.) 카트리지 102는 음극액 용액 100을 포함하기 위한 내부 108 (예, 오목하게 들어간 곳(RECESS))을 정의하는 벽 106을 갖는 저수조 104을 포함한다. 전해조 100와의 유체 교환을 위해서, 카트리지 102는 저수조 104의 내부 108과의 유체 교환을 하는 유입 포트 112와 유출 포트 114를 포함한다. 하우징 118의 인터페이스 11 9포트는 음극 122와 카트리지 포트 112, 114와 분리할 수 있게 결합하며, 포트와 인터페이스는 음극 122와 저수조 104의 유체 전달을 한다.

양극 120은 전해조 100의 음극 122로부터 간격을 갖는다. 어떤 실시례에서는 양극 120으로부터 음극 122의 양자(예를 들어 수소 양이온)의 움직임을 촉진하기 위해, 고체(SOLID) 멤브레인(예를 들어 Nafion같은 양자 교환 멤브레인(PEM))을 전해질로 사용하며, 양극 120과 음극 122사이에 배치된다. 부가적으로, 어떤 경우에는 멤브레인 136는 양극 120에 흐르는 원수로부터 음극 122의 음극액 용액 110을 분리하는 장벽으로 사용된다. 멤브레인 136에 구조 안전성을 제공하기 위해, 멤브레인도 지지 매트릭스(미도시)를 포함할 수 있다.

어떤 실시례에서는 양극 120은 다이아몬드 또는 다이아몬드층이 예를 들어 화학 기상 증착 공정에 의해 증착된다. 다이아몬드층은 원수 공급에서 오존 형성을 가능하게 한다. 다이아몬드는 다이아몬드의 오존 형성 특성을 향상시키는 보론(boron)이 도핑된다. 음극 122는 티타늄과 같은 전도성 물질을 포함한다. 전도성 티타늄 음극 122에 작용되는 음전위는 전해조 102의 양극 측으로부터 음극 측을 향해 수소 양이온을 끌어온다. 어떤 실시례에서는 전도성 물질로 부식에 대한 저항을 높이기 위해 백금이 도금될 수 있다. 또한 음극 122은 음극액 용액 110과 부산물이 통과하는 작은 통로 및/또는 구멍이 형성되는 강망(EXPANDED METAL MESH)으로 형성될 수 있다. 강망(EXPANDED METAL MESH)은 음극 122, 음극액 용액 110과 멤브레인 136 사이의 밀접한 접촉을 허용한다.

하우징 118 또는 양극 120 자체는 양극 유입 포트 124와 양극 유출 포트 126을 포함한다. 배관 128은 양극 유입 포트 124를 통해 물이 흘러 양극 120(예를 들어 다이아몬드 층)과 접촉을 하고, 그리고는 양극 유출 포트 126을 통해 흐르도록 양극 120에 원수를 공급한다. 원수가 양극 120을 지나감에 따라, 물 분자는 분해되며, 오존이 잔류 산소로부터 생성되는 동안 수소 양이온은 양극 120쪽으로 끌어당겨진다. 오존은 물에 직접 용해되고, 박테리아와 병원균을 죽이기 시작하고, 그렇게 함으로써, 물이 정화된다. 그 다음에 처리된 물은 양극 120으로부터 양극 유출 포트 126과, 예를 들어 식수 용도의 배관 128을 통해 흐른다.

하우징 118 및/또는 음극 122 자체는 음극 유입 포트 130과 음극 유출 포트 132를 포함한다. 카트리지 유입 포트 112는 배관 134를 통해 음극 유출 포트 132와 유체를 전달한다. 이와 비슷한 방법으로, 카트리지 유출 포트 114는 배관 134를 통해 음극 유입 포트 130과 유체를 전달한다. 이와 같은 배치에서, 음극액 용액 110은 저수조 104로부터 카트리지 유출 포트 114를 통해, 배관 134로 흐른다. 그런 다음, 음극액 용액 110은 음극 유입 포트 130을 통해 음극 122와 접촉한다. 이러한 방식으로 새로운 음극액 용액 110이 음극 122에 공급된다.

음극액 용액 110이 음극 122를 지나감에 따라, 전해 반응에 의해 생성된 수소 거품 123을 음극액 용액 110은 모은다. 전술한 바와 같이, 발명가는 음극액 용액 110은 또한 멤브레인 136를 통해 양이온을 끌어 당기는데 도움이 되며, 음극 122에의 스케일 축적을 방지한다고 믿는다. 고갈 (또는 부분적으로 고갈된) 음극액 용액 110은 그런 다음 음극 유출 포트 132를 통해 음극 122를 빠져 나오며, 배관 132와 카트리지 유입 포트 112를 통해 흐르며, 음극액 저수조 104로 유입된다. 이러한 방법으로, 포트 112, 130, 122, 132은 저수조 104로부터 음극 122에의 새로운 음극액 용액 110이 순환되도록 형성되며, 고갈된 음극액 110을 음극 122로부터 저수조로 되돌려 보낸다.

다른 실시례에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 카트리지 유출 포트 114는 카트리지 유입 포트 112 아래에 위치하여, 중력으로 음극액 용액 110을 저수조 104로부터 음극 122로 순환하며, 그 다음에 컨테이너로 돌아오게 하는데 도움이 되도록 한다. 뿐만 아니라, 음극 유출 포트 132는 음극 유입 포트 130보다 수직으로 위에 위치하고, 카트리지 유입 포트 112는 음극 유출 포트보다 위에 위치하여, 전해질 반응으로부터 생성된 부력을 가진 수소 거품 123은 자연적으로 음극 유출 포트 132를 통해 떠오르며, 저수조 104로 들어간다. 이러한 방법으로, 부력을 가진 수소 거품 123의 생성은 저수조 104로 고갈된 음극액 용액 110의 흐름을 추진하고, 결국 새로운 음극액 용액이 중력의 힘에 의해 저수조 104로부터 음극으로 흐른다. 반면에, 음극 122가 수직이 아닌 수평으로 배치된다면, 거품 123은 양쪽의 포트 130, 132으로부터 빠져 나가며, 새로운 음극액 용액은 음극 122에 효과적으로 도달하지 못할 것이며, 그것 때문에 오존의 생성을 방해한다. 부가적으로 또는 대체적으로 펌프는 음극 122로부터 저수조 104로의 고갈된 음극액 용액의 흐름을 위해 사용되곤 하며, 저수조로부터의 새로운 음극액 용액이 음극을 향해 흐르는 것을 도움을 주곤 한다.

음극액 용액 110과 가스 거품 123은 저수조 104로 흐르게 되며, 거품은 저수조의 맨 위 부분에 모인다. 다른 실시례는 이러한 거품 123을 저수조 104로부터 배출하기 위해서, 카트리지에 배출구 116을 포함한다. 배출구 116는 배출 매체로 소수성(HYDROPHOBIC) 물질을 이용할 수 있으나, 다른 물질들도 이용할 수 있다. 발명자는 배출 매체를 선택하는데 고려해야할 여러 가지 인자들을 발견했다.

1) 배출 매체의 구멍 크기

2) 배출 매체의 표면 면적

3) 배출 매체의 습윤성

4) 배출 매체를 통과하는 수소 가스의 가스 유속

5) 최대 유체 압력(예를 들어 배출 매체에의 음극액 용액 110의 힘)

예를 들어, 배출구 116에서의 음극액 용액 110의 누출을 방지하기 위해, 배출 매체의 기공의 크기를 줄이는 것이 유리하다. 그러나, 이러한 접근 방식은 배출구 116을 통한 가스 흐름을 감소시킬 수 있다. 만약 저수조 104으로부터 가스가 제대로 배출되지 않는다면, 저수조 및/또는 음극 122은 가스로 채워질 수 있으며, 그것 때문에, 오존의 생산이 방해를 받는다. 그럼에도 불구하고, 발명가는 큰 표면적의 배출구 116를 사용함으로써, 여전히 허용 가능한 가스 유속을 제공할 수 있고, 따라서 오존의 생산을 저해를 방지하는 것을 발견했다.

뿐만 아니라, 본 발명의 전형적인 실시례는 음극 122 상에서의 불순물의 증착(예, 탄산칼슘)은 저수조 104에서 불순물을 수집하여 방지한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 어떤 실시례에서, 저수조 104는 카트리지 유출 포트 114보다 위의 능선(RIDGE) 또는 돌출부에 배수조(SUMP) 구조물을 포함하여, 고갈된 음극액 용액 110의 불순물은 중력의 힘에 의해 포트의 주변에 자리잡게 되고, 음극 122를 향해 휩쓸리지 않는다. 대안적으로 또는 부가적으로, 카트리지 유출 포트 114 는 망(SCREEN) 또는 필터를 포함하여, 불순물이 카트리지 유출 포트 114를 통해 흐르지 않고, 음극 122을 향해 흐르지 않도록 한다.

음극액 용액 110이 (즉, 용질의 일부 또는 전부가 고갈) 소모 될 때까지 음극액 용액 110의 순환 흐름은 계속됩니다. 일단 고갈되면, 음극액 용액 110은 새로운 음극액 용액으로 대체된다. 본 발명의 구체적인 실시례는 음극액 용액 110의 교환을 새로운 카트리지 102로 간단하게 카트리지 102을 교환함으로써 가능하게 한다. 그 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 구체적인 실시례에서 인터페이스 119은 카트리지 102의 신속하고 쉬운 교환을 위한 분리 및 결합 연결부(REMOVABLY COUPLEABLE CONNECTION)를 내놓는다. 발명자는 인터페이스 119를 선택하는데 고려해야할 여러 가지 인자들을 발견했다.

1) 인터페이스 119를 통과하는 유체 저항

2) 인터페이스 119를 통과하는 거품 123의 이동

3) 카트리지 102의 쉬운 교환

4) 카트리지 102의 교환 도중 흘림 방지

5) 카트리지 112와 인터페이스 119의 가격(예를 들어 일회용 재질의 사용)

6) 인터페이스 119의 신뢰도(예를 들어 카트리지는 카트리지의 유효 수명동안 적절하게 설치되어야 한다.)

7) 인터페이스 119, 카트리지 102 및/또는 전해조 100의 부품 간의 재료 호환성

인터페이스 119를 통한 유체 저항이 너무 큰 경우, 음극 122에의 음극액 용액 110의 흐름이 불충분할 수 있다. 바람직하지 않게, 이러한 불충분한 흐름은 전해조 100에서의 오존의 생산을 저해할 수 있다. 또한 인터페이스 119가 음극 122로부터 빠져나가는 수소 가스 흐름과 카트리지 102 안으로의 수소 가스 흐름을 위축시키고(예를 들어, 방해물이 있거나 또는 크기가 너무 작은 경우), 수소 가스는 음극에 점점 많아지고, 전해조 100의 음극 포트 130, 132를 통해 배출된다. 이것은 음극 122으로의 새로운 음극액 용액 110의 순환 흐름을 방지하여, 결과적으로 오존 생산을 방해한다. 본 발명의 구체적인 실시례는 이러한 쟁점들을 방지한다. 도 5, 도 6 그리고 도 7에서 도시된 실시례에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 많은 방법 가운데 하나로, 인터페이스 119는 전해조 100과 카트리지 102 사이로 유체가 흐르는 두 개의 직각(RIGHT ANGLE) 엘보(ELBOW)를 포함한다. 음극 유입 130과 유출 포트 132는 엘보의 끝에 위치하고, 각각 카트리지 유출 114와 유입 포트 112와 유체 전달을 한다. 인터페이스 119는 음극 122로부터 카트리지 102로의 음극액 용액 110의 유동을 허용한다. 도 5, 도 6 그리고 도 7에서 도시된 전형적인 실시례는 수소 가스 거품 123이 중력에 의해 상승하고, 음극 122의 밖으로 유출되는 것을 허용한다.

뿐만 아니라, 언급했다시피, 도 5에 도시된 카트리지 102의 전형적인 실시예는 전해조 100에의 설치가 용이하다. 이러한 목표를 향해, 카트리지 102은 카트리지 포트 112, 114와 음극 포트 130, 132을 정렬하고, 그 다음 카트리지 102를 향해 작은 하향의 힘을 적용함으로써 설치할 수 있다. 또한, 카트리지 102의 전형적인 실시례에서는 전해조 100과 분리 및 결합할 수 있으며, 따라서 다른 카트리지로 쉽게 분리 및 교환할 수 있다.

정의 "분리 및 결합(REMOVABLY COUPLEABLE)"은 오존 생성 분야의 맥락에서 고려되어야 한다. 예를 들어, 해당분야의 숙련된 사람은 하우징과 카트리지의 "분리 및 결합"이 일반적으로 카트리지를 절단, 하우징으로부터 강제로 부수거나, 또는 여기에 설명되는 카트리지를 위한 비전문가 훈련 등의 최소한의 전문적인 교육이 필요하다는 것을 고려하지 않는다. 따라서 발명가에 의해 알려진 오존 카트리지의 선행기술과 비교할 때, 교체하는데 있어서 상당히 적은 시간과 훨씬 적은 복잡함을 요하는 카트리지는 분리 및 결합("REMOVABLY COUPLEABLE")을 고려해야 한다.이하는 원하는 결과를 제공하는 몇몇 가능한 분리 및 결합에 대한 요약이다.)

도 8a는 분리 및 결합 연결부의 하나의 형태의 구체적인 실시례를 보여준다.이와 같은 실시례에서는 인터페이스 119는 커넥터의 외경에 오링홈 804를 갖는 수커넥터 802가 포함된다. 홈 804내에 배치된 오링 806은, 카트리지 포트 112와 114의 하나로부터의 암커넥터 808에 대하여 융기된 표면을 형성한다. 암커넥터 808은 일치하는 내경의 오링 홈 810을 포함할 수 있다. 따라서, 암커넥터 808이 오링 806에 대하여 힘이 가해지면, 오링 홈 810은 숫오링 806에 미끄러지듯 자리에 스냅(SNAP)된다. 이러한 밀어서 잠그는 커넥터 요소는 카트리지가 제대로 설치되는지 촉각을 이용한 표시를 제공할 수 있다. 즉, 사용자가 힘을 가하며, 카트리지 102가 적절하게 자리에 스냅(SNAP)에 따라 "느끼고" 및/또는 "듣는다".

도 8b는 분리 및 결합 연결부의 또 다른 구체적인 실시례를 보여준다. 이 실시례에서는 오링 806은 사용되지 않는다. 대신에, 오링은 수커넥터 802 (예, 아우터 리브)의 외경으로부터 연장되며 전체적으로 윤곽을 갖는(INTEGRAL CONTOURED) 돌출부 812로 대체된다. 암 커넥터의 홈 810은 전체적으로 윤곽을 갖는 돌출부 812와 잠근다. 전체적인 돌출부 812는 수커넥터 802의 외경에 위치하거나, 암커넥터 808 (예를 들어 이너 리브)의 내경에 위치할 수 있다.

도 8c에 도시된 전형적인 실시례에서는 암커넥터 808은 홈을 포함하지 않는다. 대신에 암커넥터 808은 수커넥터 802의 아우터 리브 812 상에 배치되는 연성 튜브이다. 대안의 실시례에서는, 수커넥터 802은 연성 튜브로 구성되고, 수커넥터 802는 암커넥터 808의 이너 리브를 향해 끼워 맞춰진다. 리브 812와 연성 튜브 사이의 억지 끼워 맞춤(INTERFERENCE FIT)은 카트리지 102를 제자리에 고정하고, 카트리지 102와 전해조 100 사이의 유체 연결을 봉인한다. 전해조 100과 카트리지 102 사이의 충분한 분리력은 카트리지 포트 112, 114로부터 음극 포트 130, 132을 분리시킬 것이다.

도 8d는 분리 및 결합 연결부의 또 다른 실시례를 나타낸다. 도시된 실시례는, 전해조 100의 인터페이스 119는 카트리지 포트 112와 114의 하나로부터의 연성 튜브 816(예를 들어 호스)에 끼워 맞춰지는 적어도 하나의 가시(barb) 814를 포함한다. 또는 그 반대로 카트리지 포트 112과 114는 인터페이스 119로부터의 연성 튜브에 끼워 맞춰지는 가시를 포함할 수 있다.

도 8e에 도시된 다른 전형적인 실시예에서 전해조 100의 인터페이스 119는 수나사산 연결부 818을 포함하고, 카트리지 포트 112와 114로부터의 연결부는 상응하는 암나사산 820이 포함될 수 있으며, 그 반대일 수 있다. 또한, 도 8e에 도시된 실시예에서 암커넥터 808은 사용자가 보다 쉽게 암나사산 820을 수나사산 818에 고정시킬 수 있도록 하는 회전고리(SWIVEL) 822를 포함한다.

도 8a - 8e에 도시된 예는 모든 분리 가능한 연결부의 완전한 리스트를 의미하지 않는다는 것을 강조한다. 당해 분야의 숙련자는 얼마든지 다른 분리 및 결합 연결부를 사용할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시례는 또한 카트리지 102 및/또는 음극 122로부터 음극액 용액을 흘리지 않고, 음극액 용액 110의 빠르고 쉬운 교환을 제공하는 것을 목표로 한다. 교환 과정에서 저수조 104의 음극액 용액 110을 저장하기 위해서, 카트리지 102는 카트리지 유입 포트 112와 유출 포트 114(도 3과 도 4 참조)를 봉인하는 밸브 138(예를 들어 체크밸브 및/또는 일반적인 폐밸브)를 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 하우징118의 인터페이스 119는 전해조 100의 음극 유입 130 및/또는 유출 포트 132를 봉인하는 하나 또는 그 이상의 밸브 139를 포함할 수 있다. 음극 유입 130와 유출 포트 132의 밸브는 음극 122에 잔류하는 유체가 빠져 나오는 것과 카트리지 102가 교환되거나, 리필(REFILL)될 때, 그 이후에 빠져 나오는 것을 방지한다. 밸브 138은 일반적으로 폐밸브이다. 즉, 스프링과 같은 메커니즘과 연결되거나 또는 맞물릴 때, 밸브를 열고 유체의 통과를 허용한다. 그러나, 연결되지 못하거나 맞물리지 못했을 때, 스프링은 밸브를 밀어 유체 흐름을 막는다. 부가적으로 또는 대안으로, 밸브 138는 한 방향으로만 유체의 흐름을 허용하는 체크밸브일 수 있다. 유체가 잘못된 방향으로 흐름을 시작할 때, 밸브는 닫히고, 유체의 흐름을 막는다. 이러한 체크 밸브는 카트리지 102과 전해조 100 사이의 음극액 용액 110의 순환 흐름을 허용하기 위해 배치되지만, 음극액 용액의 역류를 방지하기 위해 배치될 수 있다.

도 5에서, 밸브 138는 카트리지 102의 카트리지 포트 112와 1 14사이에 위치한다. 밸브 138은 일반적으로 폐밸브이며, 따라서 밸브가 전해조 100으로부터 연결이 끊어질 때, 포트 112, 114를 강제로 봉인하는 스프링을 포함한다. 전해조 100에 연결하면, 스프링은 카트리지 102과 전해조 100 사이의 유체 흐름을 허용하도록 되돌아간다. 밸브 138은 카트리지가 교환될 때, 카트리지 102로부터 유체와 유출물(EFFLUENCE)이 흘리는 것을 방지하는데 도움이 된다. 음극 122 측과 관련하여, 카트리지 102이 교환될 때, 음극액 용액 110의 일부가 음극 122에 남는다. 어떤 실시례에서는 음극 포트 130, 132에 아무런 밸브가 제공되지 않으며, 음극액 용액 110은 중력의 힘에 의해 음극 유입 포트 130로부터 배출된다. 그러나, 다른 실시례에서는 음극 포트 130, 132에 음극 122으로부터 음극액 용액 110이 빠져 나오는 것을 감소 또는 방지하는 밸브 139 (도 6과 도 7 참조)가 제공된다. 뿐만 아니라, 인터페이스 119, 카트리지 102, 그리고 전해조 100은 유출물의 양을 다르게 설계될 수 있다. 예를 들어 산업 현장에서는 전해조 100으로부터 유체의 몇 온스 정도의 유출물이 용인될 수 있는 반면, 소비자 적용에서는 몇 방울의 유출물도 용인될 수 없다.

더욱 구체적인 전형적인 실시례에서, 밸브 138는 인터페이스 119와 카트리지 포트 112, 114와의 분리 및 결합 연결부에 필수적이다. 그 점과 관련하여, 본 발명의 구체적인 실시례에서는 누출을 방지할 뿐만 아니라 카트리지의 쉬운 교체을 가능하게 하는 Colder Products Company의해 공급되는 HFC 시리즈 퀵 커플링(HFC series quick couplings)을 사용할 수 있다.

위에서 설명한 전해조 100와 카트리지 102의 배치는 단지 본 발명의 구체적인 실시례에 불과하다. 본 발명의 사상의 범위 내에서 전해조 100과 카트리지 102의 다른 배치도 존재한다. 예를 들어, 음극 유입 포트 130과 카트리지 유출 포트 114가 직접 접속하고, 음극 유출 포트 132와 카트리지 유입 포트 112가 직접 접속함에 따라 배관 134는 제거될 수 있다. 따라서 음극액 용액 110은 저수조 104로부터 음극 122로부터 직접 흐르거나, 그 반대이다. 다른 실시례에서 저수조 104와 음극 122 사이에는 단지 하나의 포트가 있을 수 있다. 이러한 실시례에서는, 포트의 첫 번째 부분은 저수조 104로부터의 음극액 용액 110의 흐름에 전념하는 반면에 포트의 두 번째 부분은 저수조로의 음극액 용액의 흐름에 전념할 수 있다. 부가적인 또는 대안의 실시례에서는 음극 122은 저수조 104안에 또는 부분적으로 저수조 104 안에 배치될 수 있다.

이러한 점에서 도 9는 본 발명의 대안의 구체적인 실시례를 도시한다. 이러한 실시례에서, 어떠한 배관 134도 카트리지 102과 전해조 100 사이에서의 음극액 용액 110의 순환을 위해 존재하지 않는다. 그 대신 카트리지 유출 포트 114는 음극 유입 포트 130과 직접 연결되고, 카트리지 유입 포트 112는 음극 유출 포트 132에 직접 연결된다. 또한, 카트리지 102는 전해조 100로부터 수평으로 위치하며, 도 3, 4, 5, 6 및 7에 도시된 바와 같이 수직으로 위치하지 않는다. 이러한 수평 실시례에서, 수소 거품 123의 부력은 음극 122와 저수조 104 사이에서 음극액 용액 110을 순환한다.

도 9는 또한 전해조 100의 양극 120, 음극 122, 그리고 멤브레인 136의 자세한 구성을 도시한다. 전해조 100은 원수가 흐르고 양극과 접촉할 수 있도록 양극 유입 포트 124와 양극 유출 포트 126을 포함한다. 비록 멤브레인 136은 보통 충분히 전해조 100의 양극 측으로의 음극액 흐름과, 전해조의 음극 측으로의 물의 흐름을 막을 수 있지만, 어떤 실시례에서는 또한 씰링 가스켓 900(도 9)를 사용하여, 멤브레인 136 주변의 유체 흐름을 막는다. 도 10은 멤브레인 136의 주변으로 유체 장벽을 제공하는 씰링 가스켓 900이 있는 전해조 100의 단면을 도시한다.

또한 도 9의 전해조 100은 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 904에 부착된 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902를 포함한다. 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902는 양극 120와 전기적으로 접촉하는 전도성 물질의 시트 또는 망(MESH)(예를 들어 티타늄, 구리, 또는 알루미늄)이다. 붕소가 도핑된 다이아몬드와 같은 어떤 음극 122는 높은 전기 저항을 갖는다. 따라서 단일한 전기적인 연결로부터 전류가 다이아몬드의 전체 면적에 거쳐서 이동함에 따라 전력 손실(및 효율 손실)이 있다. 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902는 전류가 다이아몬드에 들어가기 전, 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 904로부터 전류가 낮은 저항의 전도성 재료를 거쳐서 이동하기 때문에 이러한 전력 손실을 제한한다. 도 11은 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902와 양극 120의 단면을 도시한다. 양극 120은 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902와의 전기 접촉면을 가지며, 붕소가 도핑된 2개의 다이아몬드를 포함한다. 이러한 방법으로, 전류는 각각의 다이아몬드의 전체 면에 분배된다.

도 3, 도 4 및 도9에 도시된 실시례에서, 카트리지 102는 저수조 104를 포함하고, 전해조 100에 대해 분리 가능하게 결합한다. 그러나, 카트리지 102의 어떤 실시례에서는 더 많은 분리 및 결합가능한 저수조를 갖는다. 예를 들어, 도 12는 저수조 104와 음극 122 둘 다를 포함하는 카트리지 102의 실시례를 도시한다. 발명자는 저수조 104와 음극 122 둘다 갖는 카트리지 102는 여러가지 장점이 있다는 것을 발견했다. 첫번째, 스케일의 대부분은 만약에 있다면, 음극 122상에 형성되기 때문에-반면에 양극 120은 스케일에 덜 민감- 음극 120의 교체는 전해조의 효율을 증가시킬 수 있다는 이 구성은 장점을 갖는다. 따라서, 제거되었을 때, 다 쓴 저수조 104와 부식된 음극은 스케일이 없는 음극 122와 새로운 음극액 저수조 104로 교체된다. 두번째로, 양극 120은 음극 122 보다 특히 긴 유효수명을 갖는다. 따라서 양극 122은 유지하면서 음극 122을 대체하는 것은 양극의 유효수명을 더 활용하는 것이다. 세번째로, 어떤 양극은 다이아몬드와 같은 비싼 재료로 형성된다. 그 결과, 전해조 100 내에서 양극 120을 유지하는 것은 더 큰 비용 절감을 제공할 수 있다.

도 12에 도시된 실시례는 음극 122이 저수조 104의 일부로 정의되고, 그렇게 함으로써, 저수조로부터 새로운 음극액 용액 110의 지속적인 공급을 받게 된다. 카트리지 102는 또한 음극 122에 인접한 멤브레인 136을 포함한다. 도 13은 음극 122와 멤브레인 136의 단면도를 제공한다. 카트리지 교환과정에서, 멤브레인 136은 음극액 용액 110이 음극 122로부터의 유출을 방지하기 때문에 멤브레인 136(예를 들어 솔리드 양자교환 멤브레인)을 포함하면 유리하다. 어떤 경우, 이러한 배치는 음극액 용액 110의 유출 방지를 위한 추가적인 밸브의 필요성을 제거한다. 그러나, 다른 실시례에서는, 카트리지 102는 멤브레인 136을 포함하지 않는다. 이러한 실시례에서는 멤브레인은 전해조 100에 부착되어 남아 있고 또는/및 음극액 용액 110은 저수조 104와 밸브 및/또는 임시 방벽, 예를 들어 접착 시트를 사용하는 음극 122에 저장된다.

카트리지 102는 또한 전해조 100의 하우징 119상의 인터페이스 1202와 분리 및 결합 가능한 포트 1200을 포함한다. 도 12의 실시례에서, 전해조 100 에 카트리지 102를 고정하기 위해, 포트 1200은 각각 홈 1205, 1207을 갖는 두 개의 플랜지 1204, 1206을 포함하고, 인터페이스 1202는 2개의 래치 1208, 1210을 포함한다. 2개의 래치 1208, 1210는 각각 포트 1200의 2개의 홈 1205, 1207과 맞물린다. 이러한 방법으로 포트 1200과 인터페이스 1202는 분리 및 결합된다. 물과 음극액 용액 110이 인터페이스 1202와 포트 1200의 사이에서 누출되는 것을 방지하기 위해, 카트리지가 전해조 100과 결합할 때, 전해조 100은 카트리지 102의 포트 1200를 압박하는 씰링 가스켓 1212를 또한 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 사상 안에서 다양한 다른 분리 및 결합 연결부가 있다. 예를 들어, 하나의 구체적인 전형적인 실시례에서는 카트리지 102의 포트 1200과 전해조 100의 인터페이스 1202는 둥글다(ROUND). 포트 1200은 포트의 주변에 플랜지(FLANGE)를 포함한다. 플랜지의 내경은 암나사산을 포함하는데 반하여, 인터페이스 1202는 수나사산을 포함한다. 이러한 배치를 사용하여, 사용자는 전해조 100의 인터페이스 1202에 카트리지 102를 돌려서 조일 수 있다.(SCREW)

다양한 다른 전형적인 실시례에서, 분리 및 결합 연결부는 전해조 100을 설치할 때, 카트리지 102의 적절한 정렬 및/또는 지지를 위한 가이드 또는 가이드 핑거(GUIDE FINGER)를 사용한다. 일단 제대로 정렬되면, 잠금 장치(LOCKING MECHANISM)가 확고하게 고정하고, 전해조 100에 카트리지 102가 분리할 수 있게 결합한다. 예를 들어 어떤 경우에는 잠금 장치는 억지 끼워 맞춤(예를 들어 압입식 조립)을 갖는다. 다른 예에서는, 잠금 장치는 걸쇠(LATCH), 접착제, 나사, 스냅 피팅 및/또는 볼트 고정된 결합체 등을 포함하며, 이들의 각각은 전해조 100에 카트리지 102를 분리할 수 있게 결합하고 단단히 고정하는데 사용될 수 있다.

도 12의 실시례는, 음극 122에 필요한 전위를 생성하기 위해, 래치 1210 중 하나가 카트리지 102에 전류를 제공한다. 카트리지 102는 음극 122와 홈 1207상의 전기접점 1216과 결합하는 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 1214를 포함한다. 카트리지 102가 전해조 100과 결합하고, 전해조가 작동하면, 전류는 래치 1210에 작용하고, 홈 1207의 전기 접점 1216과 래치는 접촉하게 된다. 그리하여, 전류는 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 1214를 통하여 음극 122에 흐를 수 있다. 이러한 방법으로, 음극 122와 기타 전기적으로 의존하는 기능들 (예를 들어, 인디케이터, 펌프, 표시부, 또는 센서)을 위한 전류가 카트리지 102에 제공된다. 양극 측에는 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 902와 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 904가 양극에 전류를 제공한다. 이러한 구성은 양극 120과 음극 122 사이에 전해조 100이 오존을 생성할 수 있는 전위를 만든다.

본 발명의 구체적인 실시례는 카트리지 102가 전해조로부터 분리될 때 원수의 흘림을 방지하는 밸브 1216, 1218을 포함한다. 전해조 100은 양극 유입 포트 124와 양극 유출 포트 126을 포함하여, 원수가 흐를 수 있으며, 양극 120과 접촉할 수 있다. 도 12의 실시례에서는 전해조 100은 카트리지 102가 분리될 때, 양극 120로부터와 양극 120으로의 원수의 흐름을 막는 밸브 1216, 1218을 포함한다. 어떤 실시례에서 밸브 1216, 1218는 일반적으로 카트리지 102에 맞물리는 줄기(STEM) 1220, 1222에 사용하는 폐밸브이다. 카트리지 102가 분리될 때, 스프링 1224, 1226은 밸브 1216, 1218이 닫히도록 강제하고, 원수의 흐름을 막는다. 그러나, 카트리지 102가 전해조 100과 결합할 때, 카트리지는 밸브 줄기 1220, 1222에 맞서 밀고, 그렇게 함으로써, 밸브 1216, 1218이 열리게 되어, 원수는 양극으로 흐를 수 있다. 이러한 구성은 카트리지 102가 분리될 때, 원수의 흘림을 방지하나, 카트리지가 전해조 100에 결합할 때 원수의 흐름을 허용한다. 도 14는 밸브 1216, 1218 및 전해조 100 내에서 이들의 배열에 대한 또 다른 뷰를 제공한다.

도 15는 저수조 104와 전해조 100의 한층 더욱 중요한 요소(예를 들어 양극 120, 음극 122 및 멤브레인 136)들이 카트리지 102에 포함되는 본 발명의 다른 실시례를 도시한다. 이러한 실시례에서, 카트리지 102는 받침대 부분 1500과 분리 및 결합할 수 있도록 구성된다. 받침대 부분 1500은 원수 공급을 포함한다. 부가적으로, 받침대 부분 1500은 다른 요소들(예를 들어, 전력원, 표시부, 센서, 인디케이터)을 포함할 수 있다. 다른 실시례에서는 받침대 부분 1500은 사용의 관점에서, 기기의 물 공급라인과 같은 및/또는 세탁 장치(세탁기 또는 동력 세탁 장치)의 일부가 될 수 있다.

도 15에 도시된 실시례는 도 12에 도시된 실시례와 유사하다. 따라서, 도 12에 도시된 실시례의 설명은 도 15에 도시된 실시례에 동등하게 적용하며, 따라서, 그 설명은 여기서 반복하지 않는다.

도 12의 실시례와 도 15의 실시례 사이의 차이점 가운데 하나는 도 15의 실시례에서 양극 120은 카트리지 102 안에 포함된다는 것이다. 양극에 전위를 제공하기 위하여, 래치가 카트리지 102에 맞물렸을 때 받침대 부분 1500상의 두번째 래치 1208는 홈 1207 상의 전기접점 1504에 전류를 제공한다. 두번째 일렉트리컬 리드(ELECTRICAL LEAD) 1506은 전류를 두번째 전기접점 1504로부터 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 1502에 제공한다. 이러한 방법으로 전류는 받침대 부분 1500으로부터 양극 120로 제공된다. 도 12에 대하여 전술한 바와 같이, 다른 랫치 1210은 음극 122에 전류를 제공한다. 이러한 구성은 양극 120과 음극 122 사이에서 필요한 전위차를 생성한다. 도 16은 양극 120, 음극 122, 커렌트 스프레더(CURRENT SPREADER) 1502 및 멤브레인 136과 그들의 카트리지 102 안에서의 배치에 대한 다른 뷰를 제공한다.

부가적으로 본 발명의 다른 실시례에서, 카트리지 102가 받침대 부분 1500과 결합할 때, 받침대 부분 1500은 양극 120을 지지하는 돌출부 1508 또는 연속된 돌출부 (예를 들어 리브(RIBS))를 포함한다. 돌출부 1508은 원수가 돌출부 사이로 흐르고, 양극 120과 접촉하는 것을 허용한다. 도 17은 돌출부 1508의 다른 뷰(VIEW)와 받침대 부분 1500에서의 그들의 배치를 보여준다.

카트리지 102의 구체적인 실시례는 음극액 용액 110, 오존 및 전해 반응의 부산물과 호환되는 재료를 사용한다. 예를 들어, 오존의 작은 일부 또는 기타 공격적인 화학 물질은 멤브레인 136을 가로 지르고, 카트리지 102 의 저수조 104로 흐를 수 있다. 따라서 다른 실시례에서 카트리지 102은 화학물질의 부식효과를 견딜 수 있는 재료로 구성되어야 한다. 반면에, 카트리지 102의 수명 및 처분 가능성도 또한 요소가 된다. 공격적인 화학 물질 (예, 플라스틱 및 폴리머)에 노출시 부식되는 카트리지 재료의 사용은 덜 비싼 재료의 가격 및/또는 카트리지가 부식이 문제되기 전에 교체된다면 완화될 수 있다. 다시 말해서, 재료를 선택할 때 카트리지 102의 목표로 삼은 수명을 고려해야 한다.

어떤 실시례에서 저수조 104는 액체 상태의 음극액 용액 110을 포함한다. 즉, 음극액 용액 110은 물 속에 용해된 염화 나트륨, 염화 칼륨, 구연산, 초산 및/또는 다른 약산(MILD ACID)과 같은 화학 용질을 포함한다. (예를 들어 용질은 무게로 용액의 8.3 %를 포함). 그러나, 액체 상태의 음극액 용액 110을 포함하는 카트리지 102의 설치와 운반은 물의 과도한 무게 때문에 돈이 많이 들고 어렵다. 따라서, 본 발명의 다른 실시례는 용질은 저수조 104에 건조 상태로 존재한다. 미리 정해진 양의 용질이 물과 섞였을 때, 미리 정해진 농도의 용액을 만들기 위해 저수조 104에 존재한다. 일단 카트리지 102가 설치되면, 사용자는 단순히 용질을 용해하기 위한 물을 더하고 적절한 음극액 용액 110을 생산할 수 있다. 물은 사용자가 수동으로 또는, 다른 실시례에서 물을 자동으로 보충 밸브 144(예 : 솔레노이드 밸브, 도 1 참조)를 통해 추가할 수 있다. 보충 밸브 144는 또한 전해조 100의 압력을 완화 및/또는 저수조 104 내의 음극액 용액 110의 양을 수평을 유지하는데 사용될 수 있다. 어떤 실시례에서 카트리지 102은 용질없이 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 사용자는 저수조 104에 음극액 용액 110을 추가하거나 또는 저수조에 예혼합 분말의 용질과 그리고 미리 정해진 양의 물을 추가한다. 물은 수동 또는 자동으로 저수조 104에 주입된다.(예를 들어 솔레노이드 밸브를 거쳐)) 다른 실시례에서는 용질은 고형체(SOLID MASS)의 형태로 추가될 수 있다. (예, 벽돌이나 타블렛) 고형체는 하나의 솔리드 바디로 미리 정해진 정량으로 사전에 미리 만들수 있다. 사용자는 음극액 용액 110의 액체 상태 또는 용질의 분말 상태를 다루는 것을 피할 수 있도록 고형체를 저수조 104에 추가할 수 있다.

본 발명의 추가적인 구체적인 실시례는 전술한 카트리지 102는 복수 개가 하나의 전해조 100을 지원(그리고 분리 및 결합)할 수 있다. 복수 개의 카트리지 102의 배치는 전해조 100의 정지 시간 없이, 하나 또는 그 이상의 카트리지가 교환될 수 있는 중첩성(REDUNDANCY)을 제공한다. 다른 실시례에서 복수 개의 전해조 100을 지원(그리고 분리 및 결합)하는 하나의 카트리지 102가 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나의 전해조 100은 복수 개의 서로 다른 분리 및 결합하는 카트리지 102포함한다. 예를 들어, 저수조 104를 갖는 첫번째 카트리지는 음극 122를 갖는 두번째 카트리지와 분리 및 결합할 수 있다. 순서대로, 두번째 카트리지는 전해조 100과 분리 및 결합한다. 이러한 구성은 저수조 104와 음극 122가 서로 다른 시간 간격으로 교체되는 것을 허용한다.

본 발명의 구체적인 실시례는 음극액 용액 100의 고갈된 때 및/또는 고갈이 임박한 때를 지시하는 인디케이터가 포함될 수 있다. 인디케이터는 LCD와 같은 디스플레이 장치 또는 라이트일 수 있다. 어떤 경우에는 인디케이터는 음극액 용액 110이 고갈된 때, 전해조의 전원을 자동으로 차단한다. 인디케이터는 음극액 용액 110의 산도(pH), 음극액 용액 110의 전도율과 저수조 104 안의 음극액 용액의 용적과 같은 어떤 변수들을 측정함으로써 전해조 100의 성능을 모니터하는 센서 140(또는 복수 개의 센서, 도 1 참조)에 의해 작동된다. 산도(pH), 용적과 전도율 센서 140은 카트리지 102 의 저수조 104에 위치하고, 또는 다른 실시례에서는 산도(pH)와 전도율 센서는 음극 122에 위치할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로 어떤 실시례에서는, 센서 140은 전해조 100의 볼티지 드로우(VOLTAGE DRAW)를 측정하는 전압계일 수 있다. 일정한 전류에서, 음극 122상에 스케일이 쌓임에 따라, 전해조 100의 볼티지 드로우(VOLTAGE DRAW)는 증가한다.) 전압이 일정한 값에 도달하면, 인디게이터가 음극액 용액110, 음극 122 및/또는 양극 120의 교체시기를 지시할 수 있다. 다른 실시례에서는 센서 140은 전해조 100에 의해 생산된 오존의 양을 측정하고, 일정한 양을 생산한 후에는 카트리지 102의 교체가 필요하거나 임박한 것을 나타낸다.

본 발명의 구체적인 실시례에서는 셀의 동작과 변수를 조절하는 마이크로 프로세서 142가 포함된다.(도 1 참조) 예를 들어, 마이크로 프로세서 142는 센서 140으로부터의 측정치를 모니터하고, 원수의 유동량, 원수의 온도, 원수의 압력과 같은 전해조 성능의 다른 파라미터들뿐만 아니라, 음극액 용액 110의 유동량, 음극액 용액의 압력, 음극액 용액의 온도를 모니터한다.

마이크로프로세서 142는 그 측정치에 기반하여 어떤 조치를 수행한다. 예를 들어 마이크로프로세서 142는 압력을 완화하거나, 음극액 용액 110을 좀더 희석하기 위해 물을 더하기 위해 솔레노이드 밸브 144를 열거나 닫는다. 마이크로프로세서 142는 또한 전체 작동시간과, 만약 다양한 출력 시스템의 경우라면 전체 작동시간의 사용률과 이력 (예를 들어 일주일에 최대 파워로 1시간, 일주일에 절반 파워로 2시간 등)을 기록한다. 다른 실시례에서는 마이크로프로세서 142는 이전의 전해조 100의 특성, 작동 조건 및/ 또는 총 작동시간의 합산에 기초하여 카트리지의 교환이 필요한지를 예측하는 알고리즘을 프로그램할 수 있다.

비록 본 발명의 다양한 전형적인 실시례가 개시되었지만, 해당기술분야의 당업자가 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 이점을 달성하기 위한 수정 또는 변형을 실시하는 것은 자명하다.

100 : 전해조 102 : 카트리지
104 : 저수조 110 : 음극액 용액
112 : 카트리지 유입 포트
114 : 카트리지 유출 포트
116 : 배출구
118 : 하우징 119 : 인터페이스
120 : 양극 122 : 음극
123 : 수소 거품 136 : 멤브레인

Claims

인터페이스를 갖는 전해조를 위한 카트리지로서, 상기 카트리지는,
음극액 용액을 저장하고, 상기 전해조와 분리가능하게 결합된 저수조와;
상기 전해조의 인터페이스와 결합될 때 상기 전해조와 상기 저수조 사이에서 음극액 용액이 순환되도록 구성되며, 상기 전해조의 인터페이스와 분리가능하게 결합되는 적어도 하나의 카트리지 포트;를 포함하는 카트리지
청구항 1의 카트리지에 있어서,
상기 음극액 용액은 상기 저수조에 저장되는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 1의 카트리지에 있어서,
상기 적어도 하나의 카트리지 포트는,
상기 저수조로부터 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유출 포트;와 상기 저수조로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유입 포트로 구성되는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 1의 카트리지에 있어서,
상기 카트리지 포트는, 상기 카트리지 포트가 상기 인터페이스로부터 분리될 때, 상기 음극액 용액의 유출을 방지하는 적어도 하나의 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 1의 카트리지에 있어서,
상기 저수조는 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 2의 카트리지에 있어서,
상기 음극액 용액은 고화체(SOLID FORM)인 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 6의 카트리지에 있어서,
상기 음극액 용액은 예혼합 분말(PRE-MIXED POWERED)인 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 1의 카트리지에 있어서,
카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 카트리지
오존을 생성하고 원수에 오존을 용해하는 기구로서, 상기 기구는,
내부를 형성하는 하우징;
상기 내부에 위치하며, 음극, 다이아몬드 양극과 음극과 다이아몬드 양극 사이에 있는 멤브레인을 갖는 전해조와 ;
상기 카트리지는
전해조와 분리가능하도록 결합되며 음극액 용액을 받는 저수조;와
상기 저수조와 유체 전달을 하는 적어도 하나의 카트리지 포트를 포함하며,
상기 하우징은 적어도 하나의 카트리지 포트와의 분리가능하도록 결합되며 인터페이스를 가지며, 적어도 하나의 카트리지 포트와 상기 인터페이스는 상기 저수조와 음극 사이에 음극액 용액의 순환되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
적어도 하나의 포트는 상기 저수조로부터 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유출 포트와 ;
상기 저수조로 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 카트리지 유입 포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 기구
청구항 10의 기구에 있어서,
상기 인터페이스는 카트리지 유출 포트와 유체 전달을 하며 상기 저수조로부터 음극으로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 음극 유입 포트와; 상기 카트리지 유입 포트와 유체 전달을 하며 상기 음극으로부터 상기 저수조로 상기 음극액 용액의 통과를 허용하도록 구성되는 음극 유출 포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 인터페이스는, 상기 인터페이스가 상기 카트리지 포트로부터 분리될 때, 음극액 용액이 빠져 나가는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 카트리지 포트가 상기 인터페이스로부터 분리될 때, 상기 음극액 용액이 빠져 나오는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 저수조는, 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 음극액은 저수조 안에 저장되고 고화체 상태인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 15의 기구에 있어서,
상기 음극액은 예혼합 분말(PRE-MIXED POWERED)인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 하우징은 양극 유입 포트와 양극 유출 포트를 포함하여, 원수가 양극 유입 포트를 통해 다이아몬드 양극에 접촉하고, 그리고 양극 유출 포트를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 17의 기구에 있어서,
상기 다이아몬드 양극은, 원수와 다이아몬드 양극의 접촉으로부터 오존을 생성하고, 오존은 원수에 용해되는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
상기 멤브레인은 음극과 양극 사이에 양자 교환을 제공하는 솔리드 양자 교환막(PROTON EXCHANGE MEMBRANE)인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
전해조의 성능을 모니터하는 센서가 더 포함되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기구
청구항 20의 기구에 있어서
상기 센서는 음극액 용액의 산도(pH), 음극액 용액의 전도성, 음극액 용액의 용량과 전해조의 전원 공급의 볼티지 드로우(VOLTAGE DRAW)중 적어도 어느 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 9의 기구에 있어서,
카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기구
양극을 갖는 전해조에 적용되며, 하우징과 함께 사용되는 카트리지는,
음극과;
음극액 용액의 저장과, 저수조에 상기 음극액 용액이 포함된 때, 사용하는 동안 상기 음극액 용액을 상기 음극에 제공하는 저수조와;
상기 하우징의 인터페이스와 분리가능하도록 결합된 포트를 가지며, 상기 하우징의 인터페이스에 결합한 때, 상기 음극은 상기 전해조의 양극으로부터 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 23의 카트리지에 있어서,
상기 저수조는 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 23의 카트리지에 있어서,
상기 음극액은 저수조 안에 저장되고 고화체 상태인 것을 특징으로 카트리지
청구항 25의 카트리지에 있어서,
상기 음극액은 예혼합 분말인 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 23의 카트리지에 있어서,
카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 23의 카트리지에 있어서
카트리지가 하우징의 인터페이스에 결합된 때, 상기 카트리지의 음극과 상기 전해조의 양극 사이에 간격을 갖는 멤브레인을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 카트리지
청구항 28의 카트리지에 있어서,
상기 멤브레인은 음극과 양극 사이에 양자 교환을 제공하는 솔리드 양자 교환막(PROTON EXCHANGE MEMBRANE)인 것을 특징으로 하는 카트리지
오존을 생성하고, 오존을 원수에 용해시키는 기구로서,
양극을 갖는 하우징을 포함하되,
카트리지는
음극;
음극액 용액을 저장하고, 상기 음극에 상기 음극액 용액을 제공하는 저수조;
상기 카트리지는 하우징의 인터페이스와 분리가능하도록 결합되는 포트를 가지며, 상기 하우징의 인터페이스에 결합한 때, 상기 음극은 상기 전해조의 양극으로부터 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 30의 기구에 있어서, 상기 카트리지는
상기 카트리지가 하우징의 인터페이스에 결합된 때, 멤브레인은 상기 카트리지의 음극과 상기 전해조의 양극 사이에 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 31의 기구에 있어서,
상기 멤브레인은 음극과 양극 사이에 양자 교환을 제공하는 솔리드 양자 교환막(PROTON EXCHANGE MEMBRANE)인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 30의 기구에 있어서,
상기 저수조는 상기 저수조로부터의 수소 가스의 통과를 제공함과 동시에 상기 음극액 용액을 저장하는 소수성 멤브레인(HYDROPHOBIC MEMBRANE)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 30의 기구에 있어서,
상기 음극액은 저수조 안에 저장되고 고화체 상태인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 34의 기구에 있어서,
상기 음극액은 예혼합 분말인 것을 특징으로 하는 기구
청구항 30의 기구에 있어서,
상기 하우징은 양극 유입 포트와 양극 유출 포트를 포함하여, 원수가 양극 유입 포트를 통해 양극에 접촉하고, 그리고 양극 유출 포트를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 36의 기구에 있어서,
상기 양극은 원수와 양극의 접촉으로부터 오존을 생성하고, 오존은 원수에 용해되는 것을 특징으로 하는 기구
청구항 37의 기구에 있어서,
상기 하우징은 카트리지가 하우징의 인터페이스로부터 분리될 때, 원수가 빠져 나가는 것을 방지하는 적어도 하나의 밸브를 포함하는 것을 특징을 하는 기구
청구항 30의 기구에 있어서,
카트리지의 교환 주기를 알려주는 인디게이터가 더 포함된 것을 특징으로 하는 기구