專利名稱：用于通過具有增強懸浮性能的液體施加電荷的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明公開一種通過諸如電穿孔和/或電液沖擊的結構抑制或消滅微生物。在一個具體示例中，本公開涉及通過諸如用電解池產生電化學活化液體的設備的設備輸送的液體將電位施加至微生物。
背景技術：
電解池被用在多種不同的領域用于改變流體的一個或多個特性。例如，電解池已經用于清潔/消毒領域、醫藥工業以及半導體制造工藝中。電解池還用在多種其他領域并具有不同的結構。對于清潔/消毒領域，電解池被用于產生陽極電解液電化學活化(EA)液體和陰極 EA液體。陽極電解液EA液體具有公知的消毒性能，并且陰極EA液體具有公知的清潔性能。 在Field等人2007年8月16日出版的美國出版物第2007/0186368A1號中公開了清潔和 /或消毒系統的示例。然而，陽極電解液EA液體的消毒能力限于某些領域或應用中。在這些應用中其他方面中的一方面是用于提高液體消毒性能的改進的方法、系統和/或設備。

發明內容
本公開的一方面涉及一種設備，所述設備包括容器，所述容器被構造成結合液體和至少一種化合物以提供處理液體，所述至少一種化合物被構造成例如增加液體的懸浮性能。液體流動路徑連接到容器，并且液體分配器連接在液體流動路徑中并適于將處理液體分配至空間的表面或容積。電極電連接至液體流動路徑。控制電路適于在沒有相應的返回電極的情況下通過被分配的處理液體在電極與空間的表面或容積之間生成交變電場。在一個示例中，至少一種化合物包括至少一種表面活性劑。在一個示例中，至少一種化合物包括至少一種液體活化材料。例如，至少一種液體活化材料包括選自以下組中的材料，所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。在示例性實施例中，所述設備還包括貯液器，所述貯液器被構造成保持液體，所述貯液器在容器的上游位置處連接至液體流動路徑。在示例性實施例中，容器包括容器包括筒體，所述筒體被構造成可拆卸地結合液體流動路徑。在示例性實施例中，該設備包括手持噴霧裝置，并且其中液體分配器包括噴霧噴嘴。在示例性實施例中，所述設備還包括泵，所述泵連接至液體流動路徑；和電源，所述電源電連接至所述控制電路。在示例性實施例中，設備包括移動地板表面清潔器，所述清潔器包括至少一個輪，所述至少一個輪被構造成使所述清潔器在表面上移動；
泵，所述泵連接至所述液體流動路徑；和馬達，所述馬達連接成驅動所述至少一個輪。在示例性實施例中，移動地板表面清潔器還包括貯液器，所述貯液器被構造成保持液體，所述貯液器在所述容器的上游位置處連接至所述液體流動路徑。本公開的另一方面涉及一種方法，包括例如以下步驟在設備內處理液體以增強所述液體的懸浮性能；從所述設備將處理的液體分配至空間的表面或容積，以便由所述處理的液體形成從所述設備至所述空間的表面或容積的導電路徑；和在分配步驟期間，通過沿所述導電路徑的液體生成從所述設備到所述空間的表面或容積的交變電場，其中所述電場足以殺滅來自所述空間的表面或位于容積內的至少一種微生物在示例性實施例中，在所述設備內處理液體的步驟包括使液體與被構造成增加液體的懸浮性能的至少一種化合物結合。在示例中，至少一種化合物包括懸浮添加劑，所述懸浮添加劑包括表面活性劑。在一個示例中，至少一種化合物包括液體活化材料。例如，液體活化材料包括選自以下組中的材料，所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。在示例性實施例中，所述方法包括以下步驟從所述設備的貯液器將所述液體應給所述設備的保持所述至少一種化合物的容器。在一個示例中，所述方法包括將容器連接至設備的液體流動路徑。在示例性實施例中，在所述設備內處理液體的步驟包括改變所述液體的氧化還原電位。例如，改變所述液體的氧化還原電位的步驟包括在所述設備的至少一個電解池內電化學活化所述液體。在另一示例中，改變所述液體的氧化還原電位的步驟包括使所述液體與至少一種液體活化材料結合。在示例性實施例中，所述方法包括以下步驟使來自所述表面的至少一種微生物懸浮在處理的液體中。在示例性實施例中，所述方法包括在分配步驟期間，保持從所述設備的噴嘴出口至所述空間的表面或容積的距離為0至10英寸。本公開的一方面涉及一種方法，包括例如以下步驟從所述設備將處理的液體分配至空間的表面或容積，以便由所述處理的液體形成從所述設備至所述空間的表面或容積的導電路徑；和在分配步驟期間，通過沿所述導電路徑的液體生成從所述設備到所述空間的表面或容積的交變電場，其中所述電場足以殺滅來自所述空間的表面或所述容積內的至少一種微生物。在示例性實施例中，在所述設備內處理液體的步驟包括使所述液體與被構造成改變所述液體的氧化還原電位的至少一種化合物結合。在一個示例中，至少一種化合物包括液體活化材料。例如，液體活化材料包括選自以下組中的材料，所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。在示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟從所述設備的貯液器將所述液體應給所述設備的保持所述至少一種化合物的容器。在示例性實施例中，其中在設備內處理液體的步驟包括在所述設備的至少一個電解池內電化學活化所述液體。在示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟使來自所述表面的至少一種微生物懸浮在處理的液體內。在示例性實施例中，所述方法包括在分配步驟期間，保持從所述設備的噴嘴出口至所述空間的表面或容積的距離為0至10英寸。


圖1是根據本公開的示例性方面的手持噴霧瓶的示例的簡化的示意圖；圖2示出具有離子交換膜的電解池的示例；圖3示出根據本公開的另一個示例的沒有離子選擇膜的電解池；圖4A-4D是示出根據本公開的一方面的通過電化學活化的液體執行污垢清除機制的示例的視圖；圖5示出根據示例性示例的具有管狀形狀的電解池的示例；圖6是根據本公開的示例性示例的電穿孔電極的分解立體圖；圖7A是示出通過帶電輸出噴霧在噴霧頭和表面之間形成的導電通路的示例的圖。圖7B示出電穿孔機制示例，由此懸浮在介質內的細胞遭受電場。圖7C示出具有通過電穿孔擴大的孔的細胞膜的示例。圖8示出噴撒帶電液體至表面的噴霧瓶的示例。圖9示出用帶電液體噴撒并浸濕的表面的示例；圖IOA是根據本公開的一個實施例的手持噴霧瓶的立體圖。圖IOB是根據本公開的一個實施例的手持噴霧瓶的暴露的左半部分的立體圖；圖IOC是是根據本公開的一個實施例的手持噴霧瓶的暴露的噴霧頭地側視圖；圖11是根據本公開的示例性方面施加至噴霧瓶內的電解池的陽極和陰極的電壓模式的示例。圖12是根據本公開的示例性方面的用于控制噴霧瓶上的電解池的控制電路的示例的方框圖。圖13A是根據本公開的示例性方面的施加至噴霧瓶內的電穿孔電極的電壓模式的波形圖示例；圖1 是根據本公開的示例性方面的施加至噴霧瓶內的電穿孔電極的電壓模式的波形圖示例；圖13C是根據本公開的示例性方面的施加至噴霧瓶內的電穿孔電極的頻率模式的波形圖示例；圖14是根據本公開的示例性方面的用于控制噴霧瓶上的電穿孔電極的控制電路的示例的方框圖。圖15是根據本公開的另一實施例的移動地板清潔機器的示例的立體圖。圖16是根據本公開的另一實施例的全表面清潔器的示例的立體圖；圖17是示出平拖把實施例的示例的圖，其包括至少一個電解池和/或至少一個電穿孔電極，例如在本公開中描述的電穿孔電極。圖18示出示例的裝置，其可以相對表面是靜止的或可移動的。圖19是示出根據本公開的示例性實施例的系統的方框圖，其可以并入例如這里公開的實施例中任一個。圖20A和20B分別是電位和電場作為離開例如圖5_6和10_14中示出的實施例的噴嘴的距離的函數的曲線。圖21示出根據本公開的一個示例的系統，其中懸浮液添加劑被加入到從設備分配的液體以增強分配的液體的性能。圖22是構造成保持一種或多種用于改變由噴霧瓶保持并分配的液體的諸如氧化還原電位(ORP)的活化材料。圖23示意地示出包含液體活化材料的筒體，其可以安裝在例如直通系統的流體
管路中。
具體實施例方式下文中給出本公開的一個或多個方面的示例的附加說明。下面詳細地說明書和上面參考附圖不應該理解為在給出的權利要求中要求的本發明的范圍的限制或窄化。應該認識到，由一個或多個權利要求覆蓋的本發明的其他實施例可以具有與本文討論的示例和附圖中的一個或多個方面不同的結構和用途，并且可以具體化成諸如實施或采用在權利要求中要求的本發明的不同的結構、方法和/或其結合。此外，下面的說明書被分為具有一個或多個部分或章節標題的多個部分或章節。 提供這些章節和標題僅是為了容易閱讀，并且例如不限于在具體章節中和/或章節標題中的具體示例和/或與其他具體示例結合、應用至其他具體示例和/或在其他具體示例中應用得實施例和/或在其他章節中和/或章節標題中描述的實施例討論的公開的一個或多個方面。一個或多個示例的元件、特征以及其他方面可以與這里描述的一個或多個其他示例的元件、特征和其他方面結合和/或交換。本公開的一個方面例如涉及增強從設備分配分配的輸出流體(包括諸如液體流和/或氣/液混合物、水蒸氣、氣態液體、薄霧、噴霧或浮質混合物)的消毒或清潔性能。在一個示例中，本公開涉及增強輸出液體(包括諸如液體流和/或氣/液混合物、氣態液體、 薄霧、噴霧或浮質混合物)的消毒性能。在本公開的一個或多個示例中用于消毒的示例原理包括將諸如交變電場的電場應用至被處理的表面上的微生物的細胞，其中電場滿足或超過閥值，使得細胞被例如已知的不可逆電穿孔過程永久破壞。如果達到或超過電場閥值，電穿孔將使細胞的生存能力妥協，從而導致不可逆的電穿孔。在一個或多個示例中，通過從設備分配液體并通過液體施加電場使微生物從表面懸浮。可以通過改變液體的氧化還原電位以超過例如大約+/-50毫伏開增強這種懸浮。微生物的懸浮會增強將電場施加至微生物的細胞。在具體示例中，本發明的一個方面涉及一種用于增強通過由用于產生或提供液體和/或氣/液混合物至空間的表面或容積的靜止或可移動的設備(諸如手持噴霧瓶或裝置、移動地板清潔器、手清潔站或裝置、食物消毒器、織物或盤碟清洗機和/或其他設備)輸送的電解池產生的電解液的消毒性能的方法和設備。電解池可以通過例如帶電納米泡的活動來增加液體的ORP以有利于微生物的懸浮。其他機構也可以用于改變液體的ORP和/或增強來自表面的微粒和微生物的懸浮。本公開的實施例可以用在多種不同的應用中，并且可以容納在多種不同類型的設備中，包括但不限于手持式、移動式、不可移動式、壁掛式、機動或非機動式、有輪式或無輪式設備等。在下面的示例中，電解池和電穿孔電極被并入到手持噴霧瓶中。應該認識到，本公開中討論的一個或多個示例的多個方面可以適當地與可選實施例中的其他方面結合和/ 或替換。這里給出的標題是為了方便而不是為了例如將所討論的一個實施例的多個方面限制在該實施例或具體實施例或示例的條件下。此外，例如盡管術語“電穿孔電極”在本說明書中用于表示電極，但是該術語僅是為了方便使用而不是為了將其對微生物的操作或影響限制到電穿孔的過程。在本公開的一個或多個示例中，代替使用傳統的電探頭例如以輸送施加電場，設備可以被構造成通過帶電輸出液體輸送這種施加電場。1.手持噴霧裝置的示例圖1是手持噴霧裝置的示例的簡化的、示意圖，根據本發明的示例的方面此處其是手持噴霧瓶10的形式。在其他示例中，噴霧裝置可以形成較大裝置或系統的一部分。在圖1中示出的示例中，噴霧瓶10包括貯液器12用于容納將要被處理并隨后通過噴嘴14分配的液體。在一個示例中，將要被處理的液體包括水的混合物，例如常規自來水。噴霧瓶10還包括入口過濾器16、一個或多個電解池18、管20和22、泵對、致動器沈、開關觀、電路板和電子控制裝置30和電池32。雖然沒有在圖1中顯示，管20和22例如可以分別地容納在瓶10的頸部和桶內。帽34在瓶10的頸部周圍密封貯液器12。電池 32例如可以包括一次性電池和/或可充電電池，并且當由電路板30和電子控制30激活時提供電力給電解池18和泵M。在圖1所示的示例中，致動器沈是一個觸發式驅動器，其在開啟和閉合狀態之間驅動瞬時開關觀。例如，當用戶“擠壓”手觸發器到被擠壓狀態時，觸發器驅動開關從開啟狀態切換閉合狀態。當用戶釋放手觸發器時，觸發器驅動開關切換到閉合狀態。然而，致動器26在可選的實施方式中可以具有其他類型或結構，并且可以在進一步實施方式中被取消。在缺少分開致動器的實施方式中，開關觀例如可以直接地通過用戶致動。當開關觀處于斷開、不導電的狀態時，電子控制裝置30不激發電解池18和泵M。當開關W處于閉合、導電狀態時，電子控制裝置30激發電解池18和泵M。泵M通過過濾器16、電解池18 和管20從貯液器12中抽吸液體，并且迫使液體從管22和噴嘴14中出來。根據噴霧器，噴嘴14可以調節或者不可調節，從而在例如在噴射流、噴薄霧或分配噴射之間進行選擇。開關觀本身可以具有任何合適的致動器類型，例如，如圖1所示的推動按鈕開關、 撥動式開關、搖桿、任何機械連桿和/或任何感測輸入的傳感器(諸如電容、電阻塑料、熱、 電感、機械、非機械、電動機械或其他傳感器等)。開關觀可以具有任何合適接觸布置，諸如瞬間、單柱單擲等。在可選的實施方式中，泵M用機械泵代替，諸如手觸發式容積泵，其中致動器沈通過機械致動直接作用在泵上。在這個實施方式中，開關觀可以與泵M分開致動，如電源開關，以激發電解池18。在進一步的實施方式中，取消電池32，并且經由例如旋轉直流電機、振動機或太陽能等的另一手提電源輸送電力，或通過例如電源線、插頭和/或接觸端子從外部電源輸送至噴霧瓶10。例如，在可選的實施例中，用戶可以致動內部發電機，同時擠壓觸發器以便產生電力。噴霧瓶可以包括任何合適的電源，例如由瓶承載的手提電源或瓶承載的用于連接外部電源的端子。
圖1所示的布置只提供作為非限制性示例。噴霧瓶10可以具有任何其他結構和 /或功能性布置。例如，如圖1所示，相對于從貯液器12至噴嘴14的流體流動方向，泵M 可以位于電解池18的下游，或者電解池18的上游。噴霧瓶10可以是例如任何其他合適的手持裝置，并且不必是瓶或噴霧瓶的形式。例如，在其他實施例中可以采用其他形式因素或人機工程形狀。例如，噴霧裝置可以具有棍的形式，其可以連接或可以不連接至清潔裝置， 例如拖把桶(mop bucket)、機械化或非機械化多用途清潔器、具有或不具有單獨清潔頭的移動清潔裝置、車輛等。正如下面的更詳細描述，噴霧瓶包含將被噴撒在被清洗和/或消毒的表面上或空間的容積中的液體。在一個非限制性示例中，在作為輸出噴(例如，或射流)霧從瓶中分配之前，電解池18將液體轉換為陽極電解液EA液體和陰極電解液EA液體。陽極電解液EA 液體和陰極電解液EA液體可以作為組合的混合物或作為分開的噴射輸出例如通過分開的管和/或噴嘴被分配。在圖1所示的實施方式中，陽極EA電解液和陰極EA電解液作為組合的混合物被分配。在小和間歇輸出流量提供噴霧瓶的情況下，電解池18可有具有小包裝并且例如通過由包裝或噴霧瓶攜帶的電池供電。噴霧瓶10還包括單獨的電導體、導線或其他電部件和/或電磁部件(例如電極)， 例如高電壓電極35，其被定位在液體或液體通路中或以合適的關系定位在液體或液體通路中以施加、導致或以別的方式在液體輸出噴霧中例如相對接地產生電位。如果形成液體輸出噴霧的液體例如已經帶電，這種電位可以是例如在液體輸出噴霧中的單獨的或附加的電位。在圖1中示出的示例中，電極35被沿管22定位并被構造成與流過管的液體電接觸。然而，電極35可以定位在例如沿從貯液器12至噴嘴14的液體流動路徑的任何位置(或設置定位在噴霧瓶10的外部)。當觸發器沈致動開關觀進入閉合狀態時控制電路30給電極 35通電，并當觸發器沈驅動開關28進入斷開狀態時給電極35斷電。應該認識到，其他通電或不通電狀態或方式可以用在其他實施例中，例如甚至在例如操作觸發器沈和/或分配液體的部分時間期間給電極35斷電。在該示例中，電極35沒有相應的相反極性的返回電極。此外，在其他實施例中，多于一個的電導體、導線或其他電部件或其組合可以用于施加、 導致或以其他方式產生電位。由電極35產生和/或提供的電位通過分配的液體被施加至被清潔表面的微生物， 并且如果電荷釋放足夠大，這種電荷會通過諸如以下示例中詳細討論的電穿孔和/或電液沖擊對微生物產生不可逆的損害、破壞或消除微生物。這提高了在使用期間液體輸出噴霧的消毒性能。2.電解池示例電解池包括任何流體處理電解池，適于在至少一個陽極電極和至少一個陰極之間的流體兩端施加電場。電解池可以具有任何合適數量的電極，任何合適數量的用于容納流體的室，和任何合適數量的流體輸入和流體輸出。該電解池可適合處理任何流體(諸如液體或氣-液組合)。電解池可以在陽極和陰極之間包括一個或多個的離子選擇膜，或者可以被構造成沒有任何離子選擇膜。具有離子選擇膜的電解池在此稱為“功能性發生器”。該術語不旨在進行限制；要理解的是其它適當的裝置和/或結構可以作為功能性發生器。電解池可以用在各種不同應用中并且可以具有多種不同結構，例如但不限于參照圖1討論的噴霧瓶，和/或在2007年8月16日公開的Field等人的美國專利2007/0186368中所公開的結構。因此，盡管在此說明的各種元件和過程涉及噴霧瓶的內容，這些元件和過程可以被應用到、并且結合在其他非噴霧瓶的應用中。2. 1具有膜的電解池示例圖2是示意圖，說明例如用在圖1中顯示的可以在噴霧瓶中使用的電解池50的示例。電解池50從液體源52接收將被處理的液體。液體源52可以包括罐或其它貯液器，如在圖1中的貯液器12，或者可以包括用于接收來自外源的液體的接頭或其他入口。電解池50有一個或多個陽極室M和一個或多個陰極室56 (稱為反應室)，所述陽極室和所述陰極室由離子交換膜58隔開，諸如陽離子或陰離子交換膜。一個或多個陽極電極60和陰極電極62 (每個電極顯示一個)分別地設置在每個陽極室M和每個陰極室56 中。陽極和陰極電極60、62可以由任何合適的材料制成，諸如不銹鋼、導電聚合物、鈦和/ 或用貴金屬如鉬涂層的鈦，或任何其他合適的電極材料。在一個示例中，陽極和陰極中的至少一個至少部分地或全部地由導電聚合物制成。電極和各個室可以有任何合適的形狀和結構。例如，電極可以是平板、同軸板、棒或其組合。每個電極可以有，例如，密實結構，或者可以具有一個或多個孔口。在一個示例中，每個電極形成為網格。此外，多個電解池50例如可以彼此串聯或并聯耦合。電極60、62電連接到傳統電源(未顯示)的相對端子。電源離子交換膜58位于電極60和62之間。離子交換膜58可以包括陽離子交換膜(例如質子交換膜)或陰離子交換膜。用于膜38的合適的陽離子交換膜部分地和整個包括氟化離子交聯聚合物、聚芳香族離子交聯聚合物以及其組合物。用于膜38的合適的商業可用的離子交聯聚合物的示例包括來自特拉華州Wilmington的Ε. I. du Pont de Nemours and Company的商標為“NAFI0N”的磺化四氟乙烯共聚物；日本的Asahi Glass Co.，Ltd. 的商標為“FLEMI0N”的全氟羥酸離子交聯聚合物；日本的Asahi Chemical Industries Co. Ltd.的商標為“ACIPLEX”的全氟磺酸離子交聯聚合物。其他合適的膜的示例包括例如可從新西蘭的 Membranes International Inc. of Glen Rock 獲得的膜，例如 CMI-7000S 陽離子交換膜和AMI-7001S陰離子交換膜。然而，在其他示例中可以使用任何離子交換膜。電源可提供恒定的直流輸出電壓、脈沖的或其它方式的調制直流輸出電壓、和/ 或脈沖的或其他方式的調制交流輸出電壓到陽極和陰極電極。電源可以有任何合適的輸出電壓水平、電流水平、占空比或波形等。例如在一個實施例中，電源以相對穩定狀態提供供應到板的電壓。電源(和/或控制電子裝置)包括直流/直流轉換器，其采用脈沖寬度調制(PWM)控制方案以控制電壓和電流輸出。其他類型的電源也可以使用，其可以是脈沖的或不是脈沖的并且在其他電壓和功率范圍處。這些參數可以基于特定應用和/或實施例而變化。在操作過程中，供給水(或將被處理的其他液體)從源52提供至陽極室M和陰極室56。在陽離子交換膜的情況中，當在陽極60和陰極62兩端施加直流電壓電位時，例如在約5伏特(V)至約^V的范圍的電壓，或列入大約5V至大約8V，原本存在于陽極室M 的陽離子朝向陰極62移動穿過離子交換膜58，同時在陽極室M內的陰離子朝向陽極60移動。然而，存在于陰極室56中的陰離子未能穿過陽離子交換膜，并且因此保持限定在陰極室56中。電源電源電源電源結果，電解池50通過至少部分使用電解可以電化學活化供給水，并產生酸性陽極電解液混合物70和堿性陰極電解液混合物72形式的電化學活化的水。在一個示例中，陽極電解液混合物70具有至少大約+50mV(例如在+50mV至+1200mV范圍內)的氧化還原電位(ORP)，陰極混合物72具有至少大約_50mV(例如在-50mV至-IOOOmV 范圍內)的0RP。如果需要，陽極電解液和陰極電解液可以例如通過修改電解池結構以彼此不同的比例產生。例如，如果EA的水的主要功能是清潔，電池可以被構造以產生比陽極電解液更大的陰極電解液。替換地，例如，如果EA的水的主要功能是消毒，電池可以被構造以產生比陰極電解液更大的陽極電解液。此外，在每一個中的活性組分的濃度可以改變。例如，電池可以具有陰極板與陽極板3 2的比例，用于產生比陽極電解液體積更大的陰極電解液。每個陰極板與各個陽極板由各自的離子交換膜分隔開。因此，在該實施例中，相對于兩個陽極室具有三個陰極室。這種結構產生大約60%陰極電解液和40%陽極電解液。也可以使用其他比例。此外，可以修改施加的電壓和/或其他電特性的工作周期以修改通過電解池產生的陰極電解液和陽極電解液的相對量。2. 2不具有離子選擇膜的電解池示例圖3示出根據本公開的另一示例的不具有離子交換膜的電解池80。電解池80包括反應室82、陽極84以及陰極86。室82可以通過例如電解池80的壁、通過放置電極84和 86的容器或導管的壁、或通過電極本身限定。陽極84和陰極86可以由任何合適的材料或這些材料的組合形成，例如不銹鋼、導電聚合物、鈦和/或涂覆有諸如鉬的貴金屬的鈦。陽極84和陰極86連接至傳統的電源，例如如圖1所示的電池32。在一個實施例中，電解池 80包括其自身的容器，該容器限定室82并位于將要被處理的液體的流動路徑中，例如位于手持噴霧瓶或移動地板清潔設備的流動路徑中。在操作期間，液體例如通過源88提供并被引入至電解池80的反應室82。在圖3 所示的實施例中，電解池80不包括將在陽極84處的反應產物與陰極86處的反應產物分離的離子交換膜。在使用自來水作為將要被處理用于清潔的液體的示例中，在將水引入室82 中并在陽極84和陰極86之間施加電壓電位之后，與陽極接觸或陽極附近的水分子被電化學氧化成氧氣(O2)和氫離子(H+)，同時與陰極接觸或陰極附近的水分子被電化學還原為氫氣(H2)和氫氧基離子(0H—)。其他的反應也可以發生并且具體的反應基于液體的成分。兩個電極的反應產物能夠混合并形成氧化流體89(例如)，這是因為不存在例如將反應產物彼此分離的物理障礙物。替換地，例如陽極84可以通過使用例如設置在陽極和陰極之間的不可滲透膜或其他膜(未示出)的電絕緣障礙物與陰極84分隔開。2. 3分配器示例來自圖2的陽極電解液和陰極電解液EA液體輸出或圖3中的氧化流體89可以連接至分配器74，其可以包括任何類型的分配器或多個分配器，包括例如出口、管件、龍頭、噴霧頭、清潔/消毒工具或導線或其組合等。在圖1中示出的示例中，分配器74包括噴霧噴嘴14。在圖2中每個輸出70和72存在分配器或兩個輸出的組合的分配器。在一個示例中，圖2中的陽極電解液和陰極電解液輸出混合成共同的輸出射流 76，其被供給至分配器74。如Field等人的美國專利出版物第2007/0186368號中描述的那樣，已經發現陽極電解液和陰極電解液可以在清潔設備的分配系統內和/或在表面或被清潔的物體上混合在一起，同時至少暫時保持有益的清潔和/或消毒性能。盡管陽極電解液和陰極電解液被混合，在該示例中，他們最初并不保持平衡狀態，并且因而暫時保留其增強的清潔和/或消毒性能。例如，在一個實施例中，例如，陰極電解水和陽極液電解水將其獨特的電化學活化性能保持至少30秒，即使是兩種液體混合在一起。在此期間，兩種類型液體的獨特的電化學活性的屬性不會立即中和。這允許在該示例中每種液體的有利特性將在共同清理操作期間被利用。經過相對較短的一段時間以后，在被迅速清理的表面上混合的陽極電解液和陰極電解液大致中和至源液體(如，普通自來水的)的初始PH和0RP。在一個示例中，混合的陽極電解液和陰極電解液EA液體大致中和至pH6和pH8之間的pH值和在從陽極液和陰極通過電解池產生的時間少于1分鐘的時窗內的士 50mV之間的氧化還原電位。此后，回收液可以任何適當的方式處置。但是，在其他實施例中，混合的陽極電解液和陰極電解液能夠維持pH6和pH8范圍以外的PH值和士50mV的范圍外的氧化還原電位大于30秒的一段時間，和/或能夠在經過 1分鐘以外的一段時間范圍后中和，這取決于液體的性質。3.污垢和用電解水清潔的示例下面的討論與本文其他示例的討論一樣僅作為示例提供，并不是為了限制本公開、這里描述的示例的操作和/或任何未決的權利要求的范圍。3.1堿性概念的示例污垢由例如干燥的以前可溶物質的混合物、油質材料和/或不可溶顆粒構成。通常污垢對較多的污垢具有比對水大的親和力。為了去除污垢，污垢顆粒和其他污垢顆粒之間以及污垢顆粒和被清潔表面之間的親和力應該被減小，而污垢顆粒對水的親和力應該增大。通常，肥皂和清潔劑被用在油質污垢上以形成微團，并且聚陰離子被用于懸浮污垢顆粒。在本公開的一個示例實施例中，從噴嘴14中分配的電解水沒有這些。然而，在電解過程中，在電極表面處形成納米泡，并且隨后在由電解池形成的陽極電解液和陰極電解液EA液體內緩慢地消耗或消散，如圖4A所示。來自噴霧瓶分配的過飽和EA水溶液在污垢表面處形成其他納米泡。這些納米泡在水溶液和浸液了的固體/液體表面處存在相當長的時間段。納米泡容易形成并粘至疏水表面，例如那些在通常的污垢顆粒上發現的表面，如圖4B所示。在有利的負自由能變化的情況下當泡沫的結合從高能水/疏水表面界面釋放水分子，這個過程在能量上是有利的。此外，在泡沫接觸表面的時候，泡沫擴散開并變平，這減小了泡沫的曲率；由此帶來附加的有利的自由能釋放。進一步，納米泡在污垢表面上的存在增加了由機械清潔/刮擦動作和/或前面的電解噴射過程引入的較大的微米以上尺寸的泡沫對顆粒的拾取，如圖4C所示。表面納米泡的存在還減小了可以通過這個動作拾取的污垢顆粒的尺寸。這種拾取有助于將污垢顆粒從被清潔的表面浮起并抑制重新沉積，如圖4D所示。納米泡的另一個性能是其巨大的相對于體積的氣/液表面面積。在該界面處的水分子由較小的氫鍵保持，已知的是通過水的高的表面張力保持。由于與其他水分子的氫鍵合減小，界面的水比“普通”水活性強，并且將更迅速地與其他分子進行氫鍵合，顯示出較快的水合作用。至少部分由于這些給出的(示例)性質，在如圖1所示的噴霧瓶形成并分配的特定實施例中的陽極電解液和陰極電解液EA液體與非電解水相比增強了清潔性能。3. 2示例反應相對于圖2中所示的電解池50，與陽極60接觸的水分子在陽極室M中被電化學氧化成氧氣(O2)和氫離子(H+)，同時與陰極62接觸的水分子在陰極室56中被電化學還原成氫氣(H2)和氫氧離子(0H_)。在陽極室M中的氫離子被允許通過陽離子交換膜58進入到陰極室56，在該陰極室中，氫離子被還原成氫氣，同時陽極室M中的氧氣氧化供給水以形成陽極電解70。此外，由于常規自來水通常包括氯化鈉和/或其他氯化物，陽極60氧化氯化物以形成氯氣。結果，產生大量的氯氣，并且陽極成分70的pH值隨著時間的推移變得酸性越來越強。如上所述，當施加電壓電位時，與陰極62接觸的水分子電化學地還原成氫氣和氫氧離子(0H_)，同時陽極室M中的陽離子通過陽離子交換膜進入陰極室56。這些陽離子可以用來與在陰極室62處產生的氫氧離子結合，而氫氣泡沫形成在液體中。大量氫氧離子隨著時間的推移聚集在陰極室56中，并且與陽離子反應以形成堿性氫氧化物。此外，由于陽離子交換膜不允許帶負電的氫氧離子通過離子交換膜，氫氧化物保持限制于陰極室56。因此，在陰極室56產生大量的氫氧化物，并且陰極成分72個的pH值隨著時間的推移變得越來越堿性。在功能發生器50中的電解過程允許活性組分的濃度和在陽極室M和陰極室56 中亞穩離子和自由基(radicals)的形成。電化學活化過程典型地或者通過電子撤離(在陽極60處)或電子介入(在陰極 62處)而發生，其導致供給水的生化(包括結構、能量和催化)性質的改變。據認為，供給水(陰極電解液或陽極電解液)在電極表面附近得到活化，其中電極表面的電場強度可以達到非常高的水平。此區域可被稱為雙電層(EDL)。雖然電化學活化進程繼續，水偶極子通常與場對齊，并且水分子的氫鍵的比例必然地斷裂。此外，單鏈氫原子在陰極62處結合金屬原子(例如，鉬原子)，而單鏈氧原子在陽極60處結合金屬原子(例如，鉬原子)。這些被結合的原子在各自的電極表面上以二維方式在周圍擴散，直到他們參與進一步的反應。其他原子和多原子聚合也可以類似地結合到陽極60和陰極62的電極表面，并且還可以隨后進行反應。在表面處產生的例如氧氣(O2) 和氫氣(H2)的分子可以作為氣體進入液相水中的小腔(即泡沫)和/或可能被液相水溶劑化。這些氣相泡沫因此被分散或者以其他方式在供給水的液相期間懸浮。氣相泡沫的尺寸可以因多種因素而變化，諸如施加到供給水的壓力，供給水中的鹽和其他化合物的組分和電化學活化的程度。因此，氣相泡沫可能有不同的尺寸，包括但不限于巨大泡沫、微泡沫、納米泡及其混合物。在包括巨大泡沫的實施方式中，生成的泡沫的合適的平均泡沫直徑的示例包括直徑范圍從約500微米至約一毫米。在包括微泡沫的實施方式中，生成的泡沫的合適的平均泡沫直徑的示例包括直徑范圍從1微米至少于500微米。 在包括納米泡的實施方式中，生成的泡沫的合適的平均泡沫直徑的示例包括直徑范圍小于約1微米，具有包括小于約500納米的直徑的特別合適的平均泡沫直徑，和更特別適合平均泡沫直徑包括小于約100納米的直徑。
在氣液界面處的表面張力由被引導遠離陰極60和電極62的表面的分子之間的吸引力產生，這是因為表面分子對水內分子的吸引大于它們對氣體的分子的吸引。與此相反， 大部分的水分子在全部方向上被同樣地吸引。因此，為了增加可能的相互作用能，表面張力會導致在電極表面處的分子進入大部分的液體。在其中產生氣相納米泡的實施方式中，容納在納米泡內的氣體(即具有小于約1 微米直徑泡沫)也被認為是在供給水中實質持續時間穩定，盡管他們的直徑小。雖然不希望被理論束縛，人們認為在氣/液界面處，在泡沫的彎曲表面接近分子尺寸時，水的表面張力下降。這降低了納米泡消散失的自然趨勢。此外，納米泡氣/液界面由于電壓電位施加在膜58上而充電。電荷引起與表面張力相反的作用力，其還延緩或阻止納米泡的消散。在界面處的類似電荷的存在降低視表面張力，在相反的方向上作用到表面的電荷排斥力由于表面張力而最小化。任何效果可能會由有利于氣/液界面的額外充電材料的存在而增加。氣/液界面的自然狀態呈現陰性。具有低表面電荷密度和/或高極化(諸如Cl_， C10_，HO2-和02_)的其它離子還有利氣/液界面，如水合電子一樣。水基也更喜歡存在于這樣的界面處。因此認為，存在于陰極液中的納米泡(即水流動通過陰極室56)帶負電，但在陽極液中的納米泡(即水流動通過陽極室54)將擁有小電荷(抵消自然負電荷的過剩陽離子)。因此，陰極納米泡在與陽極液混合時不太可能失去它們的電荷。此外，氣體分子由于陰極上過剩電位有可能在納米泡(如02_)內被充電，從而增加納米泡的整體電荷。在帶電納米的氣/液界面處的表面張力可以相對不帶電荷的納米泡降低，并且它們的尺寸穩定。這可以被定性認為當表面張力使表面最小化，而帶電表面趨于膨脹以最小化相似電荷之間的排斥力。由于額外功率損耗超過電解所需，在電極表面處升高的溫度，也可通過還原局部氣體溶解度增加納米泡的形成。由于同極性電荷之間排斥力與它們的分開距離的平方成反比地增加，當泡沫直徑減小時具有增加的向外壓力。電荷的效應將降低表面張力的效應，并且當表面電荷傾向于使其膨脹時，表面張力傾向于還原表面。因此，當相反作用力相等時達到平衡。例如，假設在泡沫(半徑r)的內表面上的表面電荷密度是0(e7meter2)，向外壓力(“P。ut”)，可以通過解Naviei^tokes方程而獲得p。ut = φ2/20ε0(公式 1)其中D是泡沫(假定單位)的相對介電常數，“ ε。”是一個真空電容率(即 8. 854pF/meter) 0由于表面張力作用在氣體上的向內壓力("Pin")是Pin = 2g/r Pout(公式 2)其中“g”是表面張力(在25°C處0.07198焦耳/平方米)。因此，如果這些壓力相等，泡沫半徑是r = 0. 28792 ε 0/Φ2.(公式 3)因此，對于5納米、10納米、20納米、50納米和100納米的泡沫直徑，對于零的內部超壓，例如，計算的電荷密度分別是0. 20，0. 14，0. 10，0. 06和0. 04e7nanometer2泡沫表面面積。使用電解池(例如，電解池18)可以很容易地得到這種電荷密度。當泡沫上整體電荷增加到電力2/3時，納米泡半徑增加。在平衡的這種情況下，在納米泡表面處的液體的有效表面張力為零，而且在泡沫中帶電氣體的存在增加了穩定的納米泡的尺寸。泡沫尺寸的進一步減少將不表明其將導致內部壓力低于大氣壓力。 在電解池內的(例如，電解池18)各種情況下，納米泡可以由于表面電荷而分為更
小的泡沫。例如，假設半徑為“r”和總電荷為“q”的泡沫分為共享體積和電荷的兩個泡沫
(半徑r1/2 = r/21/3和電荷q1/2 = q/2)，而忽略泡沫之間的Coulomb相互作用，由于表面張
力(Δ&τ)和表面電荷(ΔΕ,)的能源變化計算得出 Δ Est = +2 (4 π y r1/22) ~4 π γ r2 = 4 π γ r2 (21/3~1)(公式 3) 和
權利要求
1.一種設備，包括容器，所述容器被構造成結合液體和至少一種化合物以提供處理液體，所述至少一種化合物被構造成增加所述液體的懸浮性能； 連接到所述容器的液體流動路徑；液體分配器，所述液體分配器連接在所述液體流動路徑中，并適于將所述處理液體分配至空間的表面或容積；電極，所述電極電連接至所述液體流動路徑；和控制電路，所述控制電路適于在沒有相應的返回電極的情況下通過被分配的所述處理液體在所述電極與所述空間的表面或容積之間生成交變電場。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述至少一種化合物包括至少一種表面活性劑。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述至少一種化合物包括至少一種液體活化材料。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述至少一種液體活化材料包括選自以下組中的材料，所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。
5.根據權利要求1所述的設備，還包括貯液器，所述貯液器被構造成保持液體，所述貯液器在所述容器的上游位置處連接至所述液體流動路徑。
6.根據權利要求1所述的設備，其中所述容器包括筒體，所述筒體被構造成可拆卸地結合所述液體流動路徑。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述設備包括手持噴霧裝置，并且其中所述液體分配器包括噴霧噴嘴。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述設備還包括 泵，所述泵連接至所述液體流動路徑；和電源，所述電源電連接至所述控制電路。
9.根據權利要求1所述的設備，其中所述設備包括移動地板表面清潔器，所述清潔器包括至少一個輪，所述至少一個輪被構造成使所述清潔器在表面上移動； 泵，所述泵連接至所述液體流動路徑；和馬達，所述馬達連接成驅動所述至少一個輪。
10.根據權利要求9所述的設備，還包括貯液器，所述貯液器被構造成保持液體，所述貯液器在所述容器的上游位置處連接至所述液體流動路徑。
11.一種方法，包括在設備內處理液體以增強所述液體的懸浮性能；從所述設備將處理的液體分配至空間的表面或容積，以便由所述處理的液體形成從所述設備至所述空間的表面或容積的導電路徑；和在分配步驟期間，通過沿所述導電路徑的液體生成從所述設備到所述空間的表面或容積的交變電場，其中所述電場足以殺滅來自所述空間的表面或位于容積內的至少一種微生物。
12.根據權利要求11所述的方法，其中在所述設備內處理液體的步驟包括 使液體與被構造成增加液體的懸浮性能的至少一種化合物結合。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述至少一種化合物包括懸浮添加劑，所述懸浮添加劑包括表面活性劑。
14.根據權利要求12所述的方法，其中所述至少一種化合物包括液體活化材料。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述液體活化材料包括選自以下組中的材料， 所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。
16.根據權利要求12所述的方法，還包括以下步驟從所述設備的貯液器將所述液體應給所述設備的保持所述至少一種化合物的容器。
17.根據權利要求16所述的方法，還包括以下步驟 將所述容器結合至所述設備的液體流動路徑。
18.根據權利要求11所述的方法，其中在所述設備內處理液體的步驟包括 改變所述液體的氧化還原電位。
19.根據權利要求18所述的方法，其中改變所述液體的氧化還原電位的步驟包括 在所述設備的至少一個電解池內電化學活化所述液體。
20.根據權利要求18所述的方法，其中改變所述液體的氧化還原電位的步驟包括 使所述液體與至少一種液體活化材料結合。
21.根據權利要求11所述的方法，還包括以下步驟使來自所述表面的至少一種微生物懸浮在處理的液體中。
22.根據權利要求11所述的方法，其中在分配步驟期間，保持從所述設備的噴嘴出口至所述空間的表面或容積的距離為0至10英寸。
23.一種方法，包括以下步驟在設備內處理液體以改變液體的氧化還原電位；從所述設備將處理的液體分配至空間的表面或容積，以便由所述處理的液體形成從所述設備至所述空間的表面或容積的導電路徑；和在分配步驟期間，通過沿所述導電路徑的液體生成從所述設備到所述空間的表面或容積的交變電場，其中所述電場足以殺滅來自所述空間的表面或位于容積內的至少一種微生物。
24.根據權利要求23所述的方法，其中在所述設備內處理液體的步驟包括 使所述液體與被構造成改變所述液體的氧化還原電位的至少一種化合物結合。
25.根據權利要求M所述的方法，其中所述至少一種化合物包括液體活化材料。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述液體活化材料包括選自以下組中的材料， 所述組由沸石、離子交換樹脂、和所述沸石和所述離子交換樹脂的組合構成。
27.根據權利要求23所述的方法，還包括以下步驟從所述設備的貯液器將所述液體應給所述設備的保持所述至少一種化合物的容器。
28.根據權利要求23所述的方法，其中在設備內處理液體的步驟包括 在所述設備的至少一個電解池內電化學活化所述液體。
29.根據權利要求23所述的方法，還包括以下步驟使來自所述表面的至少一種微生物懸浮在處理的液體內。
30.根據權利要求23所述的方法，其中在分配步驟期間，保持從所述設備的噴嘴出口至所述空間的表面或容積的距離為0至10英寸。
全文摘要
提供一種設備(10、50、80、300、500、1200、1300、1400、1500、1700、1810)和方法。該方法包括例如在設備內處理液體以增強液體的懸浮性能；從設備將處理的液體(250、302、306、308、1414、1504、1917)分配至空間的表面或容積(252、304、1506)以便通過處理液體形成從設備到空間的表面或容積的導電通路。在分配步驟期間，通過沿導電通路的液體形成從設備到空間的表面或容積的交變的電場(E)，其中電場足以殺滅來自空間的表面或位于容積內的至少一種微生物(256)。
文檔編號A61L2/03GK102256630SQ200980151257
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月16日 優先權日2008年12月17日
發明者布魯斯·F·菲爾德, 托馬斯·R·丹尼遜 申請人:坦南特公司