专利名称：结合带电活化液体的清洗系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及清洗系统，如洗衣机、洗碟机以及水槽和龙头型清洗系统。特别地，本发明涉及结合带电活化液体的清洗系统。
背景技术：
自动清洗系统技术已经极大地降低了清洁服装和物件(如衣服、盘碟和家用器皿)的用户的工作量。洗衣机通常设置为顶部装载式机器或正面装载式机器，其指定机器内部桶的方位。这些系统中的每一种例如采用水、清洁剂、搅拌、热能(如果需要)清洁衣服或其它织物。例如，在顶部装载系统中，衣服可以与化学清洁剂一起放入滚筒中。当洗衣机运转时，水从供水管线引入滚筒。当引入足够量的水时，滚筒以振荡方式使桶旋转，以允许化学清洁剂从衣服上去除污垢、油和其它污染物。在洗涤周期完成之后，可以进行旋转周期，以从桶中去除污水。随后可以进行漂洗周期，以去除任何残留污水，之后进行一个或多个附加旋转周期，以从桶中排出使用过的水。类似地，在洗碟机中，保持在洗碟机的内部(其也被称为桶)的盘碟和器皿经受洗涤、漂洗和干燥周期。洗涤周期通常涉及从供水管线引入热水，并将盘碟和器皿暴露至清洁剂。随后，漂洗周期在干燥之前去除污水。化学清洁剂用在几乎所有的商用和家用衣物和盘碟清洗系统中。清洁剂可以包括多种化学药品，如表面活性剂、酶、漂白剂和磷酸盐。这种化学药品会不希望地侵蚀将被清洁的物件，这可能导致清洁过的物件的质量降低(如，褪色和腐蚀的衣服)。而且，这种化学药品增加了从这种洗衣机排出的废水的污染，这增加环境关注。因此，存在对于以减少量的清洁剂和减少体积的水来清洁物件的系统和技术的持续需求。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种清洗系统，包括清洗机器桶、构造为以电化学方式激活接收到的液体以产生电化学活化液体的电解槽以及位于电解槽的下游并构造为与电化学活化液体电接触以产生带电电化学活化液体的电极。该清洗系统还包括分配器，位于电解槽的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电电化学活化液体分配到清洗机器桶中。该清洗系统还包括至少一个控制电路，构造为在电解槽中产生电场， 并且还构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。本发明的另一个方面涉及一种清洗系统，包括清洗机器桶、可操作地连接至流体管线并构造为激活从流体管线接收到的液体以产生活化液体的流体处理部件以及位于流体处理部件的下游并构造为与活化液体电接触以产生带电活化液体的电极。该清洗系统还包括分配器，位于流体处理部件的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电活化液体分配到清洗机器桶中。该清洗系统还包括至少一个控制电路，构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。
本发明的又一个方面涉及一种操作清洗系统的方法。该方法包括激活液体以产生活化液体，以及将活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中，以形成通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的导电路径。在分配步骤期间，该方法还包括产生通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的交变电场。
图1为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第一清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括外部电解单元。图2为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第二清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括一对外部电解单元。图3为用于采用带电电化学活化液体进行清洗操作的第一清洗系统的透视图，其中该清洗系统包括内部电解单元。图4为图示清洗系统的第一电解单元的示意图，该第一电解单元包括电解槽，该电解槽包括具有离子交换膜的双室配置。图5为图示清洗系统的第二电解单元的示意图，该第二电解单元包括电解槽，该电解槽包括不具有离子交换膜的单室配置。图6A-6C为施加至根据本发明的示例性方面的清洗系统中的电穿孔电极的电压起伏图的波形示意图的例子。图7A为图示为带电输出在分配器和表面之间形成的导电路径的例子的示意图。图7B为图示电穿孔机构的例子的示意图，其中，悬浮在介质中的槽经受电场。图7C为图示具有由电穿孔作用膨胀的微孔的槽隔膜的例子的示意图。图8为与水槽配置一起使用的第一水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括外部电解单元。图9为与水槽配置一起使用的第二水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括一对外部电解单元。图10为与水槽配置一起使用的第三水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括固定至喷雾器流体管线的外部电解单元。图11为与水槽配置一起使用的第四水龙头组件的透视图，其中水龙头组件包括集成电解单元。图12为水龙头组件的与水龙头组件的致动器一起使用的示意图。
具体实施例方式下文被提供为本发明的一个或多个方面的例子的附加描述。下文的详细描述和上述附图不应当理解为限制或缩小本发明的如将在产生的权利要求中要求保护的保护范围。 将会理解，本发明的由一个或多个权利要求涵盖的其它实施方式可以具有在一个或多个方面与在此讨论的附图和例子不同的结构和功能，并且例如可以实施进行或采用如在权利要求中要求保护的本发明的方法和/或其组合。此外，接下来的描述分成具有一个或多个节标题的多节。提供这些节和标题用于容易理解，且不是要限制本发明的在特定节和/或节标题中关于特定例子和/或实施方式
5讨论的一个或多个方面，所述特定例子和/或实施方式结合至、应用于和/或用在在其它节和/或节标题中描述的其它特定例子和/或实施方式中。一个或多个例子的元件、特征和其它方面可以与本文中描述的一个或多个其它例子的元件、特征和其它方面结合和/或互换。本发明的方面涉及采用活化液体(如电化学活化(EA)液体和/或化学活化液体)的清洗系统和操作清洗系统的方法，其中活化液体可以包括碱性液体和酸性液体的混合物，并且其中活化液体还期望包括用于增强的消毒特性的电势。如下文所讨论的那样，与对应的非活化液体相比，带电活化液体增加清洗系统的清洁效率。在一个例子中，这允许降低在洗涤周期期间将使用的清洁剂的浓度，或者可以消除清洁剂的使用。清洁剂的减少或消除相对地减少对洗涤过的衣服，盘碟和器皿的化学侵蚀，并且可以降低在残留废液中去除的化学药品的浓度。而且，带电活化液体的增加的清洁效率还可以降低进行洗涤和/或漂洗循环所要求的液体的总量。带电活化液体的接下来的讨论是参照水(如，带电活化水)进行的，可理解的是，本发明的带电活化液体可以从多种不同的液体获得。衣服和盘碟清洗系统如图1所示，清洗系统10包括洗衣机12、液体源14和16以及电解单元18。在该非限制性例子中，洗衣机12为用于采用来自液体源14的第一液体(如，热或冷水)和来自液体源16的第二液体(如，热或冷水)清洗衣物的洗衣机。洗衣机12包括机壳20、旋转桶 22、控制面板对、液体进口沈和观、进口阀单元30、控制器31、流体管线32和分配器；34，它们可以为常规洗衣机的部件。因此，机壳20为洗衣机12的外壳，其保持旋转桶22和控制面板24。希望旋转桶22为构造为在清洁过程中容纳和保持衣物的单元。在该例子中，旋转桶22构造为顶部装载式桶，但可以以其它配置构造，如前端装载式桶。如下文所讨论的那样，旋转桶22接收用于在一个或多个洗涤和/或漂洗周期期间使用的带电EA。液体进口 26和观为穿过机壳20的开口，用于接收流体管线(如，流体软管)，从而将接收到的液体引导至进口阀单元30。进口阀单元30为调节单元，其构造为接收和任选地合并来自液体源 14和16的液体流(如，热水和冷水)。进口阀单元30随后可以基于从控制器31接收到的信号调节至流体管线32的合并流的流量。控制器31为电子控制器，其构造为管理洗衣机12的系统操作，如旋转桶22的旋转和通过进口阀单元30的流量。如图1所示，进口阀单元30经由通信线路35与控制器31 电通信。合并的液体流可以经由流体管线32传递至分配器34，其中分配器34在洗涤和漂洗周期将合并的液体流分配到旋转桶22中。洗衣机12还可以包括用于操作的多种附件部件(未示出)，如搅拌器/旋转发动机和滑轮总成、液泵、排水管线、过滤器和其它常规部件。液体源14和16可以为任何合适的液体供给源，如热水和冷水管线或储存容器。在示出的实施方式中，液体源12经由流体管线36连接至电解单元18，电解单元18相应地经由流体管线38连接至液体进口 26。在该实施方式中，液体源16可以经由流体管线40直接连接至液体进口观。电解单元18为电动的、流体处理部件，其可以固定至液体源14和进口管线沈之间的位于洗衣机12上游的任何适合的位置。如下文所讨论的那样，在可替换实施方式中，一个或多个电解单元(如，电解单元18)可以位于液体进口 26、液体进口 28、进口阀单元 30、流体管线32和分配器34中的一个或多个的上游或下游的多个不同位置。如本文中所使用的那样，术语"上游"和“下游”涉及相对于通过本发明的清洗系统(如，清洗系统10) 的液体(如，水)的流动的位置。在图1中示出的实施方式中，电解单元18为外部单元，其可以集成在洗衣机12和液体源14之间，从而允许电解单元18与常规洗衣机和家用或商用供水管线一起使用。例如，电解单元18可以为可连接至洗衣机12的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路41电连接外部电源(未示出)。电解单元18包括壳体42，控制电子元件44，电解槽46和电极48，其中壳体42可以安装在洗衣机12和液体源14之间的任何合适的位置处，用于保护控制电子元件44和电解槽46免受外部条件影响。如进一步示出的那样，流体管线36将水(如，热或冷水)供给至电解单元18的进口管线，电解单元18的进口管线相应地将接收到的水分成一对分流，并将所述分流引导至电解槽46。在另一个示例中，可以在电解槽46内分开所述分流。控制电子元件44管理电解单元18的操作，并构造为在运行期间将来自电力线路 41的电力(经由电力线路46a)传递至电解槽46，并(经由电力线路48a)传递至电极48。 例如，在一种实施方式中，控制电子元件44可以与控制器31电通信，使得控制器31可以基于通过进口阀单元30的流量管理控制电子元件44给电解槽46和电极48通电和断电。在可替换实施方式中，控制电子元件44可以独立于控制器31运行，如具有独立的致动器，该致动器控制控制电子元件44给电解槽46和电极48通电和断电。在其它可替换实施方式中，控制电子元件4可以与固定至液体源14、流体管线36和/或流体管线38的一个或多个流量监测器(未示出)电通信。在这种实施方式中，流量监测器可以控制水何时流过流体管线36和/或流体管线38，从而允许控制电子元件44基于水流量给电解槽46和电极48 通电和断电。电解槽46为流体处理槽，其适于在至少一个阳极电极和至少一个阴极电极之间的液体上施加电场。适合电解槽46的槽可以具有任何合适数量的电极，以及任何适合数量的用于包含水的室。如下文所讨论的那样，电解槽46可以包括位于阳极电极和阴极电极之间的一个或多个离子交换膜，或者可以构造为不具有离子交换膜。电解槽46可以具有多种不同的结构，如，但不限于在美国专利申请No. 12/639,622和No. 12/639, 628中披露的结构。在可替换实施方式中，电解单元18可以包括多个电解槽46，其以串联和/或并联配置运行，以电化学方式激活水。如上所述，水可以通过进口管线供给至电解槽46，该进口管线在进入电解槽46之前分开水流。可替换地，水在进入电解槽46之后可分开。在可替换实施方式中，水可以作为单个流直接从流体管线36进入电解槽46。当水流过电解槽46时，施加在电解槽46中的水上的电场以电化学方式激活水，这通过在电路的一侧收集正离子(即，阳离子，H+)和在相对侧收集负离子(即，阴离子，OH—)而将水分离。如下文所讨论的那样，具有阳离子的水由此呈现酸性，具有阴离子的水相应地呈现碱性。电极48为电导体、引线、探针或其它电子元件，其沿着流体管线38定位，以电接触流过流体管线38的EA水，并在流过流体管线38的EA水中给予、导致或以其它方式形成例如相对于接地的电势。如果流出分配器34的水例如已经带有电荷，则这种电势例如可以为在水输出中的分离的或额外的电势。在图1中示出的例子中，电极48沿着流体管线38定位并构造为与流过流体管线 38的水进行电接触。在可替换实施方式中，电极48可以位于沿着从电解槽46至分配器34 的水流径的任何位置处，如电解槽46的下游、分配器34的上游或结合在分配器34中。例如，电极48可以为分配器34的整体部件，电力线路48a可以延伸穿过机壳20至电解单元 18中的控制电子元件44。如本文中所使用的那样，关于电极为分配器34的整体部件，术语"整体部件"包括其中电极包括固定至分配器的一个或多个部件的实施方式，以及其中电极的至少一部分被与分配器一起制成单个部件的实施方式。照这样，在其中电极为分配器34的整体部件的实施方式中，电极48构造为与流过分配器38的水进行电接触。而且，希望电隔离电极48下游的流径，以降低至带电EA水从分配器34分配之前接地的程度。在示出的实施方式中，电极48不具有相反极性的对应返回电极。而且，在其它实施方式中，多于一个的电导体、引线或其它电子部件或其组合可以用来给予、导致或以其它方式引起水具有电势。如下文所讨论的那样，由电极48产生和/或补充的电势可以施加至正用旋转桶22 中的分配的水清洗的物件的表面上的微生物。而且，如果电荷供给具有足够的大小，这种电荷会通过诸如电穿孔和/或电液压冲击对微生物引起不可逆转的损坏、破坏或消除。这在使用期间增强了从分配器34分配的水的消毒特性。因此，在洗涤或漂洗循环期间，经由供给管线36和电解单元18的进口管线将水从液体源14引导至电解槽46。在流过电解槽46时，液体被电化学激活并经由电解单元18的出口管线提供至流体管线38。当进入流体管线38时，EA液体的合成流混合在一起。尽管混合在一起，但酸性水和碱性水保持它们的离子特性和汽相泡沫足够的时间，以帮助洗涤和/ 或漂洗周期。电极48随后可以在流过流体管线38的混合EA水(和/或非电解水)中给予、导致或以其它方式引起电势。所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元30，其中带电EA 液体可以与来自液体源16和流体管线40的水混合。例如，液体源14和16可以分为冷水和热水管线，其中冷水在电解单元18中经受电解处理。在可替换实施方式中，液体源14可以为热水管线，液体源16可以为冷水管线，其中热水在电解单元18中经受电解处理。进口阀单元30可以基于洗衣机12的循环编程调节传递至流体管线32和分配器 34的分离水流的相对量和流量。例如，在冷水洗涤周期中，控制器31可以控制进口阀单元 30以关闭来自液体源16和流体管线40的管线，从而仅允许带电EA水流至流体管线32和分配器34。随后在洗涤周期期间可以使用从分配器34分配的带电EA水，以帮助洗涤保持的衣物。如下文所讨论的那样，带电EA水的使用增加了清洗效率，从而除了具有消毒特性之外，还允许减少或消除清洁剂。例如，带电EA水的使用可以减少所要求的洗涤和/或漂洗周期次数。而且，在一种实施方式中，带电EA水的使用可以消除对漂洗循环的需求。这例如可以允许进行单次洗涤周期，这可以在本质上减少进行洗涤操作所要求的时间和水量。例如，本发明的清洗系统可以用来以单次洗涤循环清洗物件，不需要单独的漂洗循环。在该实施方式中，可以不采用清洁剂进行清洗操作，其中带电EA水可以从衣物上捕获污垢、油和其它污染物，如上所述。随后在旋转周期内将污水从旋转桶22中清除。由于可以不采用清洁剂进行清洗操作，例如，可以不要求单独的漂洗周期。因此，带电EA水可以仅需要分配到旋转桶22中用于单次循环，从而减少清洗衣物所要求的时间和水量。图2图示了清洗系统110，其是至清洗系统10(图1中所示)的第二清洗系统，并且其中对应的附图标记增加"100"。如图2所示，清洗系统110还包括电解单元150和流体管线152，其中电解单元150为用于从液体源116的水产生带电EA水的第二外部电解单元。电解单元150也是电动的、流体处理部件，其可以固定至液体源116和进口管线 128之间的任何适合的位置。例如，电解单元150也可以为可连接至洗衣机112的常规进水管线的独立单元，并且可以经由电力线路153连接外部电源(未示出)。电解单元150可以以与电解单元18(图1中示出)相同的方式起作用，并且包括壳体154、控制电子元件156、 电解槽158和电极160，其中壳体IM可以安装在洗衣机112和液体源116之间的任何合适的位置处，用于保护控制电子元件156和电解槽158免受外部条件影响。如进一步示出的那样，流体管线140将水供给至电解单元150的进口管线，电解单元150的进口管线相应地将接收到的水分成一对分流，并将所述分流引导至电解槽158。在另一个示例中，可以在电解槽158内分开所述分流。控制电子元件156管理电解单元150的操作，并构造为在运行期间将来自电力线路153的电力(经由电力线路158a)传递至电解槽158，并(经由电力线路160a)传递至电极160，如上为控制电子元件44(图1中所示)讨论的那样。电解槽158为流体处理槽，其适于在至少一个阳极电极和至少一个阴极电极之间的液体上施加电场，并且可以以与上文为电解槽46 (图1中所示)讨论的相同的方式起作用。电极160为电导体、引线、探针或其它电接触件，其沿着流体管线152定位，以电接触流过流体管线152的EA水，并在流过流体管线38的EA水中给予、导致或以其它方式形成例如相对于接地的电势，如上文为电极48 (图1中所示)讨论的那样。在可替换实施方式中，电极160可以位于沿着从电解单元150至分配器134的水流径的任何位置处。例如， 电极160可以固定至分配器134，电力线路160a可以延伸穿过机壳120至电解单元150中的控制电子元件156。而且，希望电隔离电极160下游的流径，以降低至带电EA水从分配器134分配之前接地的程度。在示出的实施方式中，电极48不具有相反极性的对应返回电极。而且，在其它实施方式中，多于一个的电导体、引线或其它电子部件或其组合可以用来给予、导致或以其它方式引起水具有电势。在洗涤或漂洗循环期间，来自液体源14的水(如，冷水)可以在电解槽146中经受第一电解处理，以形成第一碱性流和第一酸性流。第一碱性流和第一酸性流经由电解单元 118的出口管线被引导至流体管线138。当进入流体管线138时，EA液体的合成流混合在一起，如上所述。电极148随后可以在流过流体管线138的混合EA水(和/或非电解水) 中给予、导致或以其它方式引起电势。所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元30。类似地，来自液体源16的水(如，热水)可以在电解槽158中经受第二电解处理， 以形成第二碱性流和第二酸性流。第二碱性流和第二酸性流经由电解单元150的出口管线被引导至流体管线152。当进入流体管线152时，EA液体的合成流混合在一起，如上所述。 电极160随后可以在流过流体管线152的混合EA水中给予、导致或以其它方式引起电势。 所产生的带电EA水随后被引导至进口阀单元130。进口阀单元130随后可以基于来自控制器131的信号合并第一和第二带电EA水流，并将合并的带电EA水传递至流体管线132和分配器134，用在洗涤或漂洗循环中。这种配置允许来自液体源114和116的水流选择性地、彼此独立地经受电解和充电处理，以产生带电EA水流。图3示了清洗系统310，其是至清洗系统10(图1中所示)的第三清洗系统，其中对应的附图标记增加"200"。如图3所示，清洗系统110包括代替(和/或加上)电解单元18、118和150的电解单元沈2。在该实施方式中，电解单元262可以为洗衣机212的内部部件，并且期望位于进口阀单元230的下游。电解单元262可以以与如上为电解单元 18(图1中所示)讨论相同的方式起作用。与外部电解单元18、118和150相比，电解单元262的位置允许电解单元262从来自进口阀单元230的合并热/冷流中产生EA水流。这允许热水和冷水流在单个电解单元中经受电解处理。而且，电解单元沈2的位置降低了 EA水至分配器234的滞留时间。这进一步在足够多的时间内保持所产生的EA水流的离子特性和气相泡沫，以帮助洗涤和/或漂洗周期。在可替换实施方式中，可以维持EA水的碱性和酸性流的分离，直到进入旋转桶22。在一种实施方式中，电解单元262也可以经由通信线路263与控制器231电通信， 从而允许电解单元沈2的激活与进口阀组件230的操作一致。这种电通信对在进口阀组件 230将水流引导至分配器234时调节电解单元262的操作是有利的。例如，控制器231可以构造为将由线路263将来自洗衣机212的电源(未示出)的电力传递至电解单元沈2的电解槽(未示出)，并经由线路传递至电解单元沈2的电极(未示出)。在一个例子中， 希望电极尽可能地靠近分配器234或结合在分配器234中。分配器234构造为沿着流过分配器234的水维持导电通路。这种配置允许电解单元沈2的操作与洗涤和漂洗周期的不同阶段一致。希望电解单元沈2的电极位于流体管线232处和/或位于分配器234处，从而与其中电极固定至洗衣机212上游的流体管线(如，如图1和2所示)的实施方式相比，减小带电EA水在被分配之前行进的距离。虽然上述清洗系统图示了用于清洗衣物的洗衣机，但这些系统也可以结合以类似的方式清洗盘碟和器皿的清洗机器。例如，虽然未要求或没有必要是优选的，带电EA液体与盘碟清洗系统一起使用可以增加干燥时间效率、减少热/能量消耗和/或降低水消耗。如上所述，带电EA液体(如，带电EA水)的使用增加了清洗系统的清洗效率，这可以减少或消除清洁剂的使用，并且还可以降低进行洗涤和/或漂洗周期所要求的液体的总量。电解单元图4为图示电解单元318的示意图，电解单元318为适合电解单元18、118和262 的设计，其中对应的附图标记比图1中示出的实施方式增加“300”。如图4所示，电解单元 318包括进口管线36 和364b、出口管线36 和365b。电解槽346还包括隔膜366，隔膜 366将电解槽346分成阳极室368和阴极室370。虽然电解槽346在图4中图示为具有单个阳极室和单个阴极室，但可替换地，电解槽346可以包括由一个或多个隔膜366分开的多个阳极室和阴极室。隔膜366为离子交换膜，如阳离子交换膜(即，质子交换膜)或阴离子交换膜。适合隔膜366的阳离子交换膜包括部分和全氟化离聚物、芳烃离聚物及其组合。适合隔膜366 的商用离聚物的例子包括来自Delaware州威尔明顿市的Ε. I. du Pont de Nemours and Company的商标名为〃 NAFI0N"的磺化四氟化乙烯共聚物；来自日本的Asahi Glass有限
10公司的商标为"FLEMI0N"的全氟化羧酸离聚物；来自日本的Asahi化学工业有限公司的商标名为"ACIPLEX"的全氟化羧酸离聚物及其组合。合适的隔膜的其它例子包括从New Jersey 州 Glen Rock 的 Membranes International 公司可买至Ij的那些隔膜，如 CMI—7000S 阳离子交换膜和AMI-7001S阴离子交换膜。阳极室368和阴极室370分别包括阳极电极372和阴极电极374，其中隔膜366设置在阳极电极372和阴极电极374之间。阳极电极372和阴极电极374可以由任何合适的导电材料制成，如由不锈钢和/或钛制成，并且可以涂覆有一种或多种贵金属(如，钼)。在一种实施方式中，阳极电极372和/或阴极电极374至少部分地或全部由导电聚合物制成。阳极电极372和阴极电极374每一个都可以展现多种不同的几何结构和构造，如平板、同轴板(如，用于管状电解槽)、杆及其组合；并且可以具有实心构造，或者可以具有一个或多个孔(如，金属网)。虽然阳极室368和阴极室370每一个都被图示为具有单个阳极电极372和阴极电极374，但阳极室368可以包括多个阳极电极372，阴极室370可以包括多个阴极电极374。阳极电极372和阴极电极374可以电连接至电力线路346a的相对接线端，从而允许阳极电极372和阴极电极374经由电力线路241和控制电子元件344可操作地接收来自电源的电力。电源可以向电解槽346提供恒定直流(DC)输出电压、脉冲或以其它方式调制的直流输出电压、AC输出电压和/或脉冲或以其它方式调制的AC输出电压至阳极电极372 和阴极电极374。电源可以具有任何合适的输出电压电平、电流电平、工作循环或波形。在一种实施方式中，电源和/或控制电子元件344以相对稳定的状态施加供给至阳极电极372和阴极电极374的电压。此外，电源可以包括DC/DC转换器，其用脉宽调制 (PWM)控制模式控制电压和电流输出。也可以使用其它了姓的电源，其可以是脉冲式的或不是脉冲式的，并且处于其它电压和功率范围。可以根据特定应用和/或实施方式改变参数。在运行期间，可以将水从进口管线36 和364b供给至电解槽346，进口管线36 和364b为流体管线336的被分开的通路。流过进口管线36 的水流入阳极室368，流过进口管线364b的水流入阴极室370。施加电压势，以电化学方式激活流过阳极室368和阴极室370的水。例如，在其中隔膜366为阳离子交换膜的实施方式中，在阳极电极372和阴极电极 374之间施加DC电压势时，如施加在约5伏至约28伏的范围，或者在例如约5伏至约38伏的范围的电压势，最初存在于阳极室368中的阳离子越过隔膜366移向阴极电极374，同时阳极室368中的阴离子移向阳极电极372。然而，存在于阴极室370中的阴离子不能穿过隔膜366，因此保持被限制在阴极室370内。结果，电解槽346可以通过至少部分地利用电解以电化学方式激活水，并且可以产生酸性阳极电解液流(如，通过进口管线365a)和碱性阴极电解液流(如，通过进口管线 365b)形式的EA水。在一个示例中，阳极电解液流具有至少约+50毫伏(mV)(如，在+50mV至 +1200mV的范围内)的氧化还原电位(ORP)，阴极电解液流具有至少约_50mV(如，在-50mV 至-IOOOmV的范围内)的ORP。如果需要，可以通过对电解槽346的结构的修改以彼此不同的比率产生阳极电解液流和阴极电解液流。例如，如果EA水的主要功能是清洁，则电解槽346可以构造为产生比阳极电解液流体积大的阴极电解液流。可替换地，例如，如果EA水的主要功能是消毒，则电解槽346可以构造为产生比阴极电解液流体积大的阳极电解液流。此外，每个电解槽中的活性反应组分的浓度可以变化。例如，电解槽346可以具有阴极电极374对阳极电极372的3 2表面积比，用于产生相对于阳极电解液流大的阴极电解液流体积(如，约60%阴极电解液比约40%阳极电解液)。此外，可以修改施加的电压的工作循环和/其它电特性，以修改由电解槽346产生的阴极电解液流和阳极电解液流的相对量。通过电解槽346产生大电压和合适电流的能力对其中普通自来水被供给通过电解槽346以转化成具有增强的清洁和/或消毒特性的应用会是有好处的。普通自来水在阳极电极372和阴极电极374之间具有相对低的导电性。在一个示例中，控制电子元件344 可以输出电压，该电压被控制以诸如采用直流-直流转换器实现通过电解槽346的吸引电流，电流在预定电流范围内。例如，目标吸引电流约为400毫安培。在另一个示例中，目标电流为350毫安培。在可替换实施方式中，可以采用其它电流和范围。目标吸引电流可以取决于电解槽346的几何形状、正被处理的液体的特性、液体的流量以及所产生的电化学反应的目标特性。如在美国专利申请No. 12/639，622和No. 12/639, 628中讨论的那样，在一些实施方式中，控制电子元件344可以施加基本恒定的、相对正电压至阳极电极372，并施加基本恒定的、相对负电压至阴极电极374。然而，周期性地，每种电压可以被暂时脉冲化至相对相反极性，以抑制水垢。在一些例子中，希望限制水垢积聚在电极表面上。在这些例子中，在第一时间周期期间，相对正电压可以施加至阳极电极372，相对负电压可以施加至阴极电极 374，且在第二时间周期期间，施加至每个电极的电压可以反转。反转的电压电平可以具有与非反转电压电平相同的幅度，或者如果需要可以具有不同的幅度。每次暂时极性切换的频率也可以根据需要选择。当反转频率增加时，水垢的量降低。然而，在每次反转时电极可能会损失少量钼(在钼涂覆电极情况中)。当反转频率降低时，水垢会增加。在一个示例中，反转之间的时间周期在约1秒至约600秒的范围内。也可以采用此范围之外的其它周期。在另一个示例中，正常极性的时间周期为至少900毫秒。 可以根据需要选择电压反转采用的时间周期。在一个示例中，反转时间周期在约50毫秒至约100毫秒的范围内。也可以采用此范围之外的其它周期。采用这些范围，例如，阳极室368可以产生基本恒定的阳极电解EA水输出，阴极室 370可以产生基本恒定的阴极电解EA水输出，而不要求用阀调节流量。在现有电解系统中， 复杂且昂贵的阀流量调节用来维持通过各个出口的恒定的阳极电解液流和阴极电解液流， 同时仍允许极性反转，以最小化水垢。如果阳极电极的数量不同于阴极电极的数量，如，比例为3 2，或者如果阳极电极372的表面积不同于阴极电极374的表面积，则可以以上述方式采用施加的电压起伏图， 以在所产生的EA水中产生大量的阳极电解液或阴极电解液。已经发现，这种用于去除电极的污垢的频繁的、暂时的极性反转还会具有将经常用于电镀电极的材料(如钼)从电极表面剥离的趋势。因此，在一种实施方式中，阳极电极 372和阴极电极374可以包括无镀层的电极，如金属电极或导电塑料电极。例如，电极可以为无镀层的金属网电极。在一种示例性实施方式中，控制电子元件344还可以包括开关，其用来选择性地颠倒施加至电解槽346的波形。例如，该开关可以被设置为，在一个位置产生比阴极电解液多的阳极电解液，在另一个位置产生比阳极电解液多的阴极电解液。控制电子元件344可以监测开关位置并根据开关位置调节施加至电解槽346的电压。然而，根据电解槽346的特定应用，可以用多种不同的电压和电流起伏图驱动电解槽346的电极。在另一个示例中，可以在指定时间周期(如，约5秒)内以一种极性驱动电极，随后在近似相同的时间周期内以反转的极性驱动该电极。由于阳极电解液和阴极电解液EA 水在电解槽346的出口处混合，这种过程必然产生一部分阳极电解液EA水比一部分阴极电解液EA水。在又一个例子中，可以采用脉冲式DC电压波形驱动槽电极，其中施加至电极的极性未被反转。可以根据需要设置“开/关”时间周期和施加的电压电平。虽然不是要受理论限制，相信与阳极电极372接触的水分子在阳极室368中被以电化学方式氧化成氧气(O2)和氢离子(H+)，同时与阴极电极374接触的水分子在阴极室 370中被以电化学方式还原为氢气氢气(H2)和氢氧根离子(0H_)。阳极室368中的氢离子被允许穿过隔膜366进入阴极室370，在阴极室370中，氢离子被还原成氢气，同时阳极室 368中的氧气氧化供给的水，以在进口管线36 中形成阳极电解液流。而且，由于普通自来水通常包括氯化钠和/或其它氯化物，阳极电极372氧化存在的氯化物，以形成氯气。结果，可以产生实质量的氯，进口管线36 中的阳极电解液流的pH随着时间的过去可以逐渐变为酸性。如注意到的那样，在施加电压势时，与阴极电极374接触的水分子被以电化学方式还原成氢气和氢氧根离子(0H_)，同时阳极室368中的阳离子穿过隔膜366进入阴极室 370。这些阳离子对于与在阴极电极374处产生的氢氧根离子相关联的电离度是可用的，同时液体中形成氢气泡沫。实质量的氢氧根离子可以随着时间积聚在阴极室370中，并与阳离子反应，以形成碱性氢氧化物。此外，氢氧化物可以保持被限制至阴极室370，因为隔膜 366(作为阳离子交换膜)不允许带负电的氢氧根离子通过。因此，实质量的氢氧化物可以在阴极室370中产生，进口管线36 中的阴极电解液流的pH值随着时间的过去逐渐变为碱性。电解槽346中的电解处理允许在阳极室368和阴极室370中出现活性反应组分的集中以及亚稳态离子和原子团的形成。电化学激活过程通常通过如电子移开(在阳极电极 372处)或电子引入(在阴极电极374处)产生，这导致改变供给水的生化(包括结构、能量和催化)特性。据信供给水(阳极电解液或阴极电解液)仅靠近电极表面被激活，在电极表面处，电场强度可以达到非常高的水平。这区域可以称为电偶层(EDL)。当电化学激活过程继续时，水偶极子通常与电场对齐，因此水分子的氢键的一部分断裂。而且，单键连接的氢原子可以在阴极电极374处结合至金属原子(如，钼原子)， 单键连接的氧原子可以在阳极电极372处结合至金属原子(如，钼原子)。这些被结合的原子在对应电极的表面上沿二维方向四处扩散，直到它们参与其它反应。其它原子和多原子团也可以类似地结合至阳极电极372和阴极电极374的表面，并且随后还可以经受反应。 在所述表面处产生的诸如氧(O2)和氢(H2)之类的分子可以作为气体进入液相水中的小空腔(如，泡沫)和/或可以由液相水变为溶剂化物。这些气相泡沫从而分散或悬浮在整个液相水中。气相泡沫的尺寸可以根据多种因素改变，如施加至供给水的压力、供给水中的盐和其它组分的成分以及电化学激活的程度。因此，气相泡沫可以具有多种不同尺寸，包括但不限于宏观泡沫、微观泡沫、纳米泡沫和/或其混合物。在包括宏观泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括范围从约500微米至约1毫米的直径。在包括微观泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括范围从约1微米至小于约 500微米的直径。在包括纳米泡沫的实施方式中，适合所产生的泡沫的平均泡径的例子包括小于约1微米的直径，特别适合的平均泡径包括小于约500纳米的直径，甚至更特别适合包括小于约100纳米的直径的平均泡径。气液界面处的表面张力由被引导离开阳极电极372和阴极电极374的分子之间的吸引产生，因为表面分子更容易被吸引至水中的分子，而不是被吸引至电极表面处的气体的分子。相反，大量水分子被沿所有方向等同地吸引。因此，为了增加可能的互作用能，表面张力使电极表面处的分子进入大量水中。在其中产生气相纳米泡沫的实施方式中，包含在纳米泡沫(S卩，具有小于约1微米的直径的泡沫)中的气体也被认为在实质周期内在液相水中是稳定的，而不管它们的小直径。虽然不希望受理论限制，据信气体/液体界面处的水的表面张力在泡沫的弯曲表面接近分子尺寸时降低。这降低了纳米泡沫消散的自然趋势。而且，由于施加在隔膜366上的电压势，纳米泡沫气体/液体界面带电。电荷引入与表面张力相反的作用力，这还减慢或防止纳米泡沫的消散。所述界面处的相似电荷的存在降低了视表面张力，电荷斥力沿与由表面张力引起的表面最小化相反的方向起作用。任何效应都会由有利于气体/液体界面的附加带电材料的存在而增加。气体/液体界面的自然状态看起来是负性的。具有低电荷密度和/或高极化性的其它离子(如cr，C10_，HO2-和O2-)也有利于气体/液体界面，与含水电子一样。含水基团也优选位于这种表面处。因此，据信存在于阴极电解液(即，流过阴极室370的分流)中的纳米泡沫是带负电的，但阳极电解液(即，流过阳极室368的分流)中的纳米泡沫将具有少量电荷(过多的阳离子抵消了自然的负电荷)。因此，阴极电解液纳米泡沫在流体管线338 的汇合点处与阳极电解液分流混合时不可能失去它们的电荷。此外，由于阴极电极374上的过多电势，纳米泡沫内的气体分子会变为带电(如 O2-)，从而增加纳米泡沫的整体电荷。带电纳米泡沫的气体/液体界面处的表面张力可以相对于不带电纳米泡沫降低，并且它们的尺寸稳定。这可以被定性地理解为表面张力使表面最小化，而带电的表面趋向于膨胀，以最小化相似电荷之间的斥力。由多于电解要求的功率损失引起的在电极表面处的温度升高也可以通过降低局部气体溶解度来增强纳米泡沫的形成。由于相似电荷之间的斥力随着它们隔开距离的平方增加，当泡径减小时，向外压力增加。电荷的效果是降低表面张力的影响，表面张力倾向于减小表面，而表面电荷倾向于使所述表面膨胀。因此，当这些相反作用力相等时实现平衡。例如，假设气泡(半径r)的内表面的表面电荷密度为Φ (e7米2)，通过解下述Naviei^tokes方程可以得到向外压力 (〃 Pout")为Pout = Φ2/2D ε 0(方程 1)其中〃 D〃是气泡的相对介电常数(假设同质)，“ε/是真空介电常数(即， 8.854pF/米)。由气体上的表面张力引起的向内压力(〃 Pin")为
Pin = 2g/r Pout(方程 2)其中〃 g〃为表面张力(25°C下为0.07198焦耳/米2)。因此，如果这些压力相等， 则气泡的半径为r = 0. 28792 ε 0/Φ2.(方程 3)因此，对于5纳米、10纳米、20纳米、50纳米和100纳米的纳米气泡直径，为零过内压计算出的电荷密度分别为0. 20,0. 14,0. 10,0. 06和0. 04e7纳米2泡沫表面积。这种电荷密度容易采用电解槽346实现。纳米气泡半径随着气泡上的总电荷增加至2/3的功率而增加。但处于平衡的这些情况下，水在纳米气泡表面处的有效表面张力为零，气泡中的带电气体的存在增加了稳定纳米气泡的尺寸。气泡尺寸的进一步减小将不表示它将引起内压降低到大气压力以下。在电解槽346内的多种情况中，由于表面电荷，纳米气泡可以分成甚至更小的气泡。例如，假设具有半径"r"和总电荷"q"的气泡分成两个具有相同体积和电荷(半径 r72 = r/2"3，电荷q1/2 = q/2)的气泡，并忽略气泡之间的库仑作用，由表面张力(AEst)和表面电荷(ΔΕ,)引起的能量的变化的计算给出Δ Est = +2 (4 π y r1/22) ~4 π γ r2 = 4 π γ r2 (21/3~1)(方程 4)和
权利要求
1.一种清洗系统，包括 清洗机器桶；电解槽，构造为以电化学方式激活接收到的液体，以产生电化学活化液体； 电极，位于电解槽的下游，并构造为与电化学活化液体电接触以产生带电电化学活化液体；分配器，位于电解槽的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电电化学活化液体分配到清洗机器桶中；和至少一个控制电路，构造为在电解槽中产生电场，并且还构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。
2.根据权利要求1所述的清洗系统，其中电解槽包括 室；阳极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路；和阴极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路。
3.根据权利要求2所述的清洗系统，其中电解槽还包括设置在阳极电极和阴极电极之间的离子交换膜。
4.根据权利要求1所述的清洗系统，其中电化学活化液体包括碱性液体和酸性液体的混合物。
5.根据权利要求1所述的清洗系统，其中所述至少一个控制电路构造为将直流电压势施加至电解槽以在电解槽中产生所述电场，并且还构造为将交流电压势施加至电极以产生所述交变电场。
6.根据权利要求1所述的清洗系统，其中所述电解槽为第一电解槽，并且该清洗系统还包括位于分配器上游的第二电解槽，其中所述至少一个电路还构造为在第二电解槽中产生电场。
7.根据权利要求1所述的清洗系统，其中清洗机器桶为从由洗衣机、盘碟清洗机器和水龙头组件组成的组中选择的系统的部件。
8.一种清洗系统，包括 清洗机器桶；流体处理部件，可操作地连接至流体管线，并构造为激活从流体管线接收到的液体以产生活化液体；电极，位于流体处理部件的下游，并构造为与活化液体电接触以产生带电活化液体； 分配器，位于流体处理部件的下游以及电极的下游或与电极成一体，其中该分配器构造为将带电活化液体分配到清洗机器桶中；和至少一个控制电路，构造为产生通过电极和清洗机器桶之间的被分配液体的交变电场。
9.根据权利要求8所述的清洗系统，其中流体处理部件包括电解槽，并且其中所述至少一个控制电路还构造为在电解槽中产生电场。
10.根据权利要求9所述的清洗系统，其中电解槽包括 室；阳极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路；和阴极电极，设置在室内并构造为电连接至所述至少一个控制电路。
11.根据权利要求8所述的清洗系统，其中该部件包括介质容器，该介质容器构造为保持构造为激活接收到的液体的介质。
12.根据权利要求11所述的清洗系统，其中所述介质包括从由沸石、离子交换树脂及其组合组成的组中选择的至少一种材料。
13.根据权利要求8所述的清洗系统，其中该清洗系统包括单次循环清洗系统。
14.根据权利要求8所述的清洗系统，其中电极为分配器的一体部件。
15.一种操作清洗系统的方法，该方法包括下述步骤激活液体以产生活化液体；将活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中，以形成通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的导电路径；以及在分配步骤期间，产生通过从分配器到清洗系统桶的活化液体的交变电场。
16.根据权利要求15所述的方法，其中用电极将交变电场施加至活化液体，该电极不具有对应的返回电极。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述液体是第一液体，并且该方法还包括下述步骤激活第二液体以产生第二活化液体；以及将第二活化液体从清洗系统的分配器分配到清洗系统桶中。
18.根据权利要求15所述的方法，激活所述液体包括下述步骤将所述液体引入具有至少一个阴极电极和至少一个阳极电极的电解槽；以及在所述至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间产生电场。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括用设置在所述至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间的至少一个离子交换膜来维持被引入的液体的至少两部分的分离的步骤。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述电极为分配器的一体部件。
全文摘要
本发明公开了清洗系统(10，110，210，510，610，710，810)，并公开了一种方法，该方法包括形成带电活化液体以及用带电活化液体操作清洗系统(10，110，210，510，610，710，810)。
文档编号D06F35/00GK102292491SQ201080005113
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年1月23日
发明者乔纳森·A·齐默曼, 布鲁斯·F·菲尔德, 托马斯·R·丹尼逊 申请人:坦南特公司