用于产生和输送臭氧水的装置制造方法

用于产生和输送臭氧水的装置制造方法
【专利摘要】一种装置，具有带用于容纳水的内部的罐体、用于将臭氧水引导到该喷雾装置外面的喷嘴，以及位于喷嘴和罐体之间的电解池。电解池配置为在水从罐体流到喷嘴时臭氧化水。该装置还包括用于给电解池提供电势的电源。罐体、喷嘴和电解池全都是单个喷雾瓶或分布器（例如，如同肥皂分发器）的一部分。
【专利说明】用于产生和输送臭氧水的装置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求保护于2011年8月25日提交且标题为“Apparatus for Producingand Delivering Ozonated Water”的美国临时专利申请N0.61/527，402的利益,该申请的全部公开内容以提及方式并入本文中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及臭氧生成与使用，而且更具体地说涉及臭氧喷雾瓶。
【背景技术】
[0004]在现有技术中已知使用电解池来产生各种化学制品，诸如化合物和元素。例如，电解池通常产生臭氧，一种有效的病菌和细菌杀手，而且因此是一种有效的消毒剂。美国食品药品监督管理局已经批准臭氧作为用于食物接触表面和用于直接应用到食品的消毒杀菌剂的使用。因此，如今使用的多种电解池生成臭氧并将其直接溶解到源水中，从而从水中除去病菌和细菌。这减少了将消毒用化学制品，诸如氯，直接溶解到不干净的水中的需求。电解池还生成臭氧并将其直接溶解到源水中，以消毒不卫生的表面。

【发明内容】

[0005]在本发明的第一种实 施例中，提供了用于分布臭氧水的系统，该系统包括:具有用于容纳水的内部的罐体；用于从该系统释放臭氧水的喷嘴；具有电流输出的电流源；位于喷嘴和罐体之间的电解池，该电解池电耦合到电流输出，并且配置为当水从罐体流到喷嘴时臭氧化水；电解池监视电路，配置为在电解池臭氧化水的时候监视由电流源提供给电解池的电压，并且配置为基于该电压确定电解池操作的操作状态；以及配置为向用户指示电解池操作的操作状态的状态指示器。
[0006]在有些实施例中，电解池监视电路进一步配置为确定电解池的寿命状态，并且状态指示器进一步配置为有条件地向用户指示电解池接近其有用寿命的结束。在有些实施例中，状态指示器包括报警灯，并且监视电路配置为在监视电路确定电解池接近其有用寿命的结束时照明报警灯。
[0007]在有些实施例中，状态指示器可以被称为臭氧产生灯，并且监视电路配置为在监视电路确定电解池在进行操作以臭氧化水时照亮臭氧产生灯。
[0008]在有些实施例中，状态指示器包括寿命结束灯，并且监视电路配置为在监视电路确定电解池已到达其有用寿命的结束时照亮寿命结束灯。
[0009]在有些实施例中，监视电路配置为在监视电路确定电解池已到达其有用寿命的结束时停止向电解池供应电流和/或停止向泵供电。
[0010]在有些实施例中，该系统还包括切换电路，该切换电路配置为可控制地把供应给电解池的电流的极性从第一极性颠倒成第二极性，并且电解池监视电路配置为在第一极性和第二极性配置中的每一个当中监视由电流源提供的电压。[0011]在另一种实施例中，一种用于以多种模式选择性地分布水的装置包括:具有用于容纳水的内部的罐体；用于把水引导到该装置外面的喷嘴；位于喷嘴和罐体之间的电解池，该电解池配置为当水从罐体流到喷嘴时臭氧化水；分布传感器；触发器；以及用于把装置设置成处于分布模式或触发模式的选择逻辑，使得，当处于分布模式时，该装置配置为响应于分布传感器的致动而输出臭氧水，并且当处于触发模式时，该装置配置为响应于触发器的致动而输出臭氧水。
[0012]在有些实施例中，喷嘴可配置为在相对于罐体的至少两个不同方向输送臭氧水。在有些实施例中，分布传感器包括触觉传感器和非接触传感器中的至少一种。
[0013]在有些实施例中，当处于分布模式时，触发器是不活动的。在有些实施例中，当处于触发模式时，分布传感器是不活动的。
[0014]在有些实施例中，选择逻辑包括用于在模式之间切换的开关。
[0015]在还有另一种实施例中,用于把臭氧水施加到表面的瓶包括:具有用于容纳水的内部的罐体；用于把臭氧水引导到该喷雾瓶外面的喷嘴；位于喷嘴和罐体之间的电解池，该电解池配置为当水从罐体流到喷嘴时臭氧化水；用于从罐体引导水并通过电解池和喷嘴的泵；以及配置为监视泵的功率消耗的至少一个电子部件，而且这至少一个电子部件进一步配置为，如果泵的功率消耗满足或者超过预定义的阈值，就给电解池断电。
[0016]一种在系统中操作电解池的方法，该方法包括:把固定的电流提供给电解池的电流输入端子；监视电流输入端子的电解池电压；比较电解池电压与预定阈值，以评估电解池的健康状况；并且激活状态指示器，以通知电解池的健康状况。
[0017]在一种实施例中，预定阈值包括指示电解池正在接近但还没有到达其在系统中有用寿命结束的预定电压。在有些实施例中，预定阈值包括指示电解池到达其在系统中有用寿命结束的预定电压。
[0018]在有些实施例中，该·方法还包括，电解池电压的比较结果超出指示电解池到达其在系统中有用寿命结束的预定电压，则停用电解池。
[0019]在有些实施例中，该系统包括配置为向电解池供水的泵，并且其中该方法还包括，如果电解池电压的比较结果超出指示电解池到达其在系统中有用寿命结束的预定电压，就
停用泵。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]通过参照附图来参考以下具体描述，实施例的上述特征将更容易理解，其中:
[0021]图1A-1C示意性地说明了臭氧喷雾瓶的实施例的特征；
[0022]图2A和2B示意性地说明了电解池的实施例；
[0023]图3A和3B示意性地说明了电解池的某些操作特性；
[0024]图4示意性地说明了用于操作喷雾瓶系统的各种部件的电路系统；
[0025]图5说明了监视和操作示出的电解池的方法；
[0026]图6说明了监视和操作泵的方法；
[0027]图7示意性地说明了喷雾喷嘴输出；
[0028]图8说明了操作喷雾瓶的方法。【具体实施方式】
[0029]以下描述的各种实施例提供了一种臭氧喷雾瓶，除其它之外，这种臭氧喷雾瓶可以监视电解池的操作和健康状况并且如果电解池不产生足够的臭氧或者如果电解池接近其有用寿命结束的话就提醒用户，使得可以订购或安装替换电解池。这种特征减少了在实际上瓶不产生足够臭氧或者完全不产生臭氧水的时候用户错误地相信瓶在产生臭氧水的机会。
[0030]有些实施例提供了具有各种操作模式的喷雾瓶。例如，在有些实施例中，喷雾器可以被控制成产生臭氧水，或者非臭氧水。在其它实施例中，喷雾器可以被控制成在一个方向产生喷雾，然后被控制成在不同的方向产生喷雾。有些实施例可以包括本文所述特征中的两个或更多个。
[0031]喷雾瓶的概述
[0032]臭氧喷雾瓶100的一种实施例在图1A中示意性地说明，在图1B中以横截面说明。
[0033]除其它之外，喷雾瓶100包括以规定的方式输送臭氧水流的头部102，以及优选地成形为方便抓握的中央部分104。如本说明书和任何所附权利要求中所使用的，术语“臭氧喷雾”或“臭氧水流”指水的流体流，在从瓶离开时这种水包含臭氧。
[0034]中央部分104可以具有带容易抓握的外表面的较窄轮廓，诸如二次注塑橡胶，以便为用户提供更稳固和容易的抓握。瓶100还具有用于容纳源水的基部106。这些部分102,104和106中每一个当中的部件都在以下更具体地讨论。
[0035]触发器118使用户能够从瓶100喷射臭氧水。为此，当用户激活触发器118时，泵110从罐体107吸取源水并且把源水泵到电解池202中。触发器118还激活电解池202，使电路系统把电势施加到电解池，以臭`氧化源水。因而，电解池202产生几乎立即在源水中溶解的臭氧。任何数量的不同电解池设计都可以满足这种应用。泵110产生喷射臭氧水通过喷嘴116并喷出喷雾瓶100的正力。
[0036]说明性实施例还包括具有微控制器的电路板126，用于控制触发器的功能性。传感器(例如，压力换能器和/或机械开关，如在图4中示意性地说明的490)检测何时触发器118被致动(例如，压力换能器和/或机械开关)，并且给适当的内部部件通电。具体而言，传感器与电子装置通信，而该电子装置又与泵110和电解池202通信。当用户移动传感器118并因此激活传感器时，电子装置激活泵110和电解池202，从而生成臭氧水并喷射通过喷嘴116。
[0037]某部 106
[0038]基部106包括用于存储水并且把源水供应给电解池202的罐体107。为了接收源水，罐体107具有与带螺纹的插头108配对的进水口 109。当与进水口 109耦合时，带螺纹的插头108提供不透水密封，从而防止水从罐体107漏出。插头108还可以包括旋钮或转盘，使得用户可以更容易地把插头拧进进水口 109中。
[0039]中央部分104中的泵110 (例如，电子泵)驱动瓶100中的整个流体路径。具体而言，泵110从罐体107吸取源水，并且朝着电解池202通过泵入口 112和罐体107之间的软管180。因而,第二软管181把水从泵的出口 114指向电解池202。相应地,利用这个简单的流体路径，泵110从罐体107吸取源水，进入电解池202，并且在其被臭氧化之后最终通过头部102中的出口(B卩，喷嘴116)离开瓶100。[0040]源水中的杂质会不期望地在电解池202中积聚并且因此降低电解池效率。因此，喷雾瓶100还可以具有内部过滤器182，从源水中除去水垢和其它杂质。过滤器优选地定位成在源水进入电解池202之前过滤源水。例如，过滤器182可以在罐体107中定位，从而在源水流到泵110之前过滤源水。作为替代，过滤器182可以在泵的出口 114和电解池202之间定位。
[0041]基部106还包括电子装置室170。除其它之外，该电子装置室可以容纳向电解池202和瓶的其它电子装置供电的电源，以及承载本文所述电路系统的部分的电路板126。
[0042]各种不同的电源都可以给瓶100通电。例如，硬连线的AC转换器可以从常规的墙上插头接收电力。但是，在图1B所示的实施例中，罐体107下面的室170中六个1.2V的电池124为喷雾瓶100供电。有些实施例简单地使用不可充电的电池。但是，其它实施例使用可以直接通过硬线连接，诸如电源线充电的充电电池。在其它实施例中，电感部件给充电电池124充电。例如，喷雾瓶100可以放到有给电池124充电的电感线圈的充电基站中。
[0043]杆 134
[0044]如图1B中示意性说明的，在有些实施例中，头部102、中央部分104和基部106利用杆134耦合到一起。杆134和外罩136为喷雾瓶100提供结构完整性。在有些实施例中，杆134包括螺纹特征(例如，134T)，使得杆可拆卸地耦合到头部102、中央部分104和/或基部106。以这种方式，杆134可以从喷雾瓶组件100除去并且喷雾瓶100的部件可以分解。杆的内部可以为电线或其它部件充当导管。
[0045]池202
[0046]如以上所指出的，喷雾瓶100包括电解池202，用于臭氧化要通过喷嘴116输送的源水(以下具体讨论)。喷嘴116和电解池202都可以在头部102中，但是其中任何一个都可以在其它区域中。例如，·电解202可以在中央部分104或基部106中。
[0047]电解池202的一种实施例在图2A中示意性地说明。电解池202可以具有两个电极:阳极202A和阴极202C。
[0048]为了形成臭氧，通电电路系统给阳极施加正电势并且给阴极施加负电势。如本领域技术人员已知的，这两个电极之间的电势差把水分子分解成氢阳离子和氧。氧形成臭氧，溶解到源水中。但是，施加到阴极的负电势把氢阳离子从电解池的阳极侧吸到阴极侧。一旦在电解池的阴极侧，阳离子就可以形成氢气泡。
[0049]除其它配置之外，阳极202A和/或阴极202C可以具有平面配置。阳极202A和阴极202C可以由多种材料形成。例如，阴极202C可以由钛或其它导电材料形成，但是这些材料不构成可以从其构造阴极202C的材料的排它列表。
[0050]阳极202A可以是金刚石材料。例如，在有些实施例中，阳极202A可以由掺杂硼的金刚石材料形成。在有些实施例中，阳极202A包括涂覆的金刚石材料(例如，涂以金刚石材料的衬底)，而在其它实施例中，阳极包括独立式的金刚石材料。在本发明的各种实施例中，独立式的金刚石材料具有0.2mm至1.0mm之间的厚度。
[0051]在备选实施例中，电解池202的两个电极都包括掺杂硼的金刚石材料，如在图2B中电解池201中示意性说明的。例如，一个或两个电极(202D和202E)可以包括独立式金刚石材料或涂覆的金刚石材料。在这种实施例中，电解池202可以在第一电极上的正电势以及然后第二电极上的正电势之间循环。这种循环无需是周期性的。[0052]当正电势施加到第一金刚石电极时，它充当阳极，并且第二金刚石电极充当阴极。当极性颠倒并且正电势施加到第二金刚石电极时，第一金刚石电极充当阴极并且第二金刚石电极充当阳极。以这种方式，在循环通过不同的极性时，电解池202持续地产生臭氧。跨电解池202颠倒极性可以防止隔膜和其它池部件上水垢的积聚。
[0053]在有些实施例中，隔膜202M夹在阳极和阴极之间，如图2A和图2B中都示意性地说明的。隔膜202M用作固态电解质并且放在两个电极202A和202C之间(例如，质子交换隔膜(PEM)，诸如iNafion? )，以方便质子在阳极202A和阴极202C之间的运动。为增强其结构完整性，隔膜202M还可以包括支撑基体(matrix)。
[0054]此外，在有些情况下，隔膜202M用作屏障，来分离电解池300阴极侧上的水流和该电解池阳极侧上的水流。例如，在图2A中的电解池202中，隔膜202M用来限定两条独立的水路径。进入池202的水被转移到池202的阳极侧205或者阴极侧206。阳极侧205上的水被电解，并且氧原子形成臭氧并溶解到水中。氢原子通过隔膜202M到达阴极侧206。
[0055]在有些实施例中，在电解池202的阳极侧205中流动的水离开电解池202并最终通过喷嘴116离开瓶100，而不会与电解池202阴极侧206上的水重组。
[0056]在有些实施例中，阴极侧206上的水，连同通过电解实现的氢，经与臭氧水所走路径207分开的路径208返回到罐体107。这种实施例产生具有比与来自池202的阳极侧的水重组的喷雾或流更高臭氧浓度的臭氧水喷雾或流。
[0057]到池的电力
[0058]电解池202需要电力来电解流经它的水。现有技术的电解池是通过电压源来供电的。但是，本发明人发现， 电解池的臭氧产生能力会随时间而降级，因此供给电解池的驱动电压随着电解池的年龄产生逐渐减少的臭氧产量。
[0059]这种现象可能是由于例如水垢在电解池202中的积聚。现有技术的驱动电路已经通过周期性地颠倒施加到电解池的电压极性解决水垢积聚的问题。在一个极性，电解池中的第一电极充当阳极并且第二电极充当阴极，但是当驱动电压的极性颠倒时，第一电极充当阴极而第二电极充当阳极。虽然这种方法延长了电解池的寿命，但是它不完全阻止水垢的积聚，因此被电压源驱动的电解池的臭氧产生能力不可避免地随着使用而衰退。
[0060]相反，有些实施例利用电流源驱动电解池202，这种电流源向阳极202A提供期望的电流。就此而言，电流被控制，而且按需改变电压，以维持期望的电流流，并且因此维持期望的臭氧产生。
[0061]这种电解池的操作特性由图3A和3B示意性地说明。在由恒定电流源驱动的新型电解池中，由电流源供给电解池220的电压基本上在额定值恒定。图3A的图示中电压轴把由电流源供应的电压表示为那个电压与额定电压之比。图3A和图3B中的时间轴表示为电解池“有用寿命”的百分比。
[0062]如图3A中所示,维持臭氧产生311所需的电压301随着电解池的年龄而上升。但是，给出恒定的电流驱动，臭氧产生311对于电解池的大部分寿命维持基本上恒定，如图3B中所示。
[0063]本发明人已经发现，上升的驱动电压产生关于电解池操作的信息。实际上，上升的驱动电压是电解池接近其有用寿命结束的信号。为了本申请的目的，电解池“有用寿命的结束”定义为在给出限定的驱动电流和最大驱动电压的情况下电解池不再产生期望数量的臭氧的点。最大驱动电压可以定义为驱动电流源可提供的最大电压，并且代表现实世界电路中的实际限制。在其有用寿命的结束，电解池的臭氧产生逐渐减少311D，如图3B中所示。
[0064]因而，本发明人已经发现，驱动电压可以被监视，以评估电解池的健康状况。例如，两倍于额定驱动电压的驱动电压(301W)可以指示电解池到达其有用寿命的97%。在这个点，电解池继续产生期望数量的臭氧，但是提醒用户接近其寿命结束可能是明智的。
[0065]类似地，2.5倍于额定驱动电压的驱动电压301 (301R)可以指示电解池到达其有用寿命的结束。在这个点，电解池可以产生一些臭氧，但是其产量小于期望的臭氧量。就此而言，提醒用户电解池已到达其寿命结束可能是明智的。
[0066]图3A和3B所说明的例子仅仅是说明性的。实际的电压、电压比和臭氧产生特性将依赖于所使用的特定电解池，以及电解池在其中被使用的系统的特性，诸如像最大可用驱动电压。
[0067]用于驱动和监视电解池的电路的实施例在图4中示意性地说明。这种实施例的核心是微控制器401，诸如像可以从Microchip Technology公司获得的PIC16F1829，但是其它的微控制器或电路也可以使用。微控制器401具有可编程的CPU，并且除其它之外还包括数字存储器、比较器、模数(A/D)转换器、通信接口(诸如像Ι/C总线接口或RS232接口)，以及各种输入和输出端子。
[0068]在操作中，电流源431通过一组中继电路432和433向电解池202输出固定的电流。经由控制线435在微控制器401的控制下，中继电路433中的两个中继器控制电流向电解池202的施加。在图4所说明的配置中，来自电流源431的电流耦合到电解池端子402B，而电解池端子402A耦合到地。如果中继电路433中的中继器切换到其它位置，则端子402A和402B将不连接到电流源或地。就此而言，中继电路433用来启用或禁用电解池202。
[0069]经控制线434在微控制器401的控制下，中继电路432控制电流向电解池202施加的极性。在图4所说明的配置中，`来自电流源431的电流耦合到电解池端子402B，而电解池端子402A耦合到地。如果中继电路432中的中继器切换到其它位置，则来自电流源的电流将耦合到电解池端子402A，而电解池端子402B将耦合到地。以这种方式，出于上述原因，到电解池202的驱动电源的极性可以可控制地颠倒。
[0070]电流的幅值规定为将在电解池202中产生期望数量臭氧的电流量。就此而言，电流的期望数量是具体电解池和期望产生的臭氧量的函数。
[0071]因为输入到电解池202的电流是固定的，所以，例如依赖于电解池的阻抗，到电解池202的输入端的电压是可变的。由于例如电极上水垢的积聚，电解池的阻抗会随时间而变。在有些实施例中，电流源431是把电池电压升高至以固定电流驱动电解池202所需的电压的切换电源。
[0072]电解池电压，以及可选地电解池电流，被监视，以评估电解池的操作和/或健康状况。在有些实施例中，提供给或者由电解池吸取的电力的电气参数中的一个或多个可以被监视(例如，利用以下联系分压器450和分流电阻器440所述的电路和方法)，来评估电解池是否在产生臭氧(例如，到电解池的电流和/或电压是否在例如如图3A和3B所说明的额定范围内)。如果是，则监视电路可以通过激活状态指示器(诸如像灯459)来指示电解池的操作状态。作为替代，如果评估操作指示电解池没有产生臭氧，则状态指示器可以被激活。
[0073]在有些实施例中，供给电解池202的电压可以通过电阻分压器450来监视，但是其它电路也可以使用。节点451处的电压是供给电解池202的电压的一部分并且与其成比例，并且可以由微控制器401用于评估电解池的操作，如上所述。例如，节点451处的电压可以供给微控制器401中的A/D转换器。
[0074]在有些实施例中，作为图5中所说明的过程500的一部分，微控制器401编程为评估测出的驱动电压。过程500通过向电解池供应固定的驱动电流开始(步骤501)。例如，在软件的控制下，编程的微控制器401可以闭合中继电路432和433中的中继器，从而把电流源431耦合到电解池202，如图4中所示。
[0075]然后，过程500测量跨电解池的电压(步骤502)，并且比较测出的电压与第一阈值电压，该第一阈值电压可以被称为“替换阈值”(步骤503)。替换阈值是指示电解池应当被替换的电压。例如，这可以是电解池在其接近有用寿命的结束的电压，但是在任何情况下都应当是不大于电解池在其到达有用寿命结束的电压的电压。如果测出的电压满足或超过替换阈值，则微控制器401可以激活状态指示器和/或停用电解池202 (例如，通过中断或切断电流到电解池输入端子的电流而使电解池失去电力)。例如，在步骤504，微控制器401可以通过在输出端子405上输出适当的电压或电流而照亮“替换”灯455。状态指示器的其它形式可以包括可以由报警器或蜂鸣器产生的可听信号，或者诸如可以由振动元件产生的触觉信号，这仅仅是举了几个例子。
[0076]如果测出的电压小于替换阈值，则过程500在步骤505比较测出的电压与“报警阈值”。报警阈值是指示电解池接近其有用寿命的结束而且用户应当考虑订购替换电解池的电压。如果测出的电压满足或超过报警阈值，则在步骤506，微控制器401通过在输出端子406上输出适当的电压或电流而照亮“订购”灯456。
[0077]虽然驱动电流是固定的，但是有些实施例还监视驱动电流，以捕捉电解池或驱动电路系统其它部件可能的误动。电流可以通过以下来监视:测量跨分流电阻器440的电压；以及在微控制器401中的A /D转换器中数字化该电压之前经信号线442通过缓冲器441缓冲或放大。分流电阻器应当具有小电阻，从而不造成电解池202和地之间的大电压降。在有些实施例中，分流电阻器可以具有例如0.1欧姆的电阻。在这种实施例中，在电解池202的接地端子测量电流(例如，通过中继电路432和433)，但是其它实施例可以在电流供应线403中具有分流电阻器440。
[0078]泵操作
[0079]本发明人还发现，在有些实施例中，喷雾瓶100的操作的特征可以在于泵110的电气操作。例如，泵Iio将在其从罐体107向电解池202泵水的时候吸取额定电流。但是，如果罐体干涸，则被泵吸取的电流会大幅增加，使得泵干运行(run dry)。
[0080]在这种条件下运行泵是非常不期望的，因为泵110会被损坏，而且有可能因为如果在电解池带电情况下没有足够的水流经电解池202则电解池202会被损坏。具体而言，如果电解池202在没有足够水的情况下操作，则其温度上升，造成对其内部的潜在损坏。具体而言，电解池内的温度上升会损坏电极之间的隔膜。例如，有些PEM隔膜具有低至100摄氏度的熔化温度。
[0081]就此而言,有些实施例还包括确定瓶100中的流体回路何时不再有足够的水维持电解池202处于适当的操作范围。本发明人发现，在没有足够的水供给电解池202时，泵110的一种实施例吸取几乎其正常操作电流的三倍。这会在罐体107空的时候或者在水平面太低以至于与泵输入耦合的管子无法吸上水的时候发生。因而，本发明人使用这种现象来检测何时不再从罐体107吸到水。
[0082]为此，有些实施例包括给泵供电并且监视其操作的电路。这种电路460的一种实施例在图4中示意性地说明，其中泵110经来自端子462的信号线461受微控制器401的控制。电路460的操作通过图6中所说明的过程来描述。
[0083]在这种实施例中，来自微控制器401的信号激活晶体管463，该晶体管通过泵110从电池124吸取电流(步骤601)。
[0084]在正常操作下，电路向泵供电(步骤601)，并且泵应当吸取额定的电流量，或者额定范围内的电流。那个电流量将依赖于例如特定泵的操作特性，以及期望的水流数量(如由系统的设计者确定的)。
[0085]通过测量跨低电阻分流电阻器470 (例如，0.1欧姆)的电压(步骤602);以及在微控制器401中的A/D转换器中数字化该电压之前经信号线465通过缓冲器464缓冲或放大，电路461监视通过泵的电流。然后，微控制器比较那个电压与代表额定电平的“泵阈值”电压(步骤603)。
[0086]如果测出的泵电流处于额定电平，或者在预期的范围内，则泵可以被认为工作正常，并且可以推断罐体107仍然供水。就此而言，过程再次开始。
[0087]但是，如果测出的泵电流不处于额定电平或者预期的范围内，则可以指示有问题，包括例如罐体不向泵供应足够的水。在这种情况下,到泵的电力,和/或到电解池202的电力，可以被切断(步骤604)，或者泵或电解池可以别的方式被停用。可选地，在步骤604，过程还可以包括使微控制器照亮报警灯(458)，以通知操作人员检测到的条件。
[0088]在有些实施例中，如果泵和`/或电解池都被确定为正常工作，则微控制器可以启用状态指示器来提醒用户(例如，灯459)。
[0089]啼嘴出口
[0090]除了从罐体107驱动流体并进入电解池202，泵110还生成把臭氧水喷射通过喷嘴116的压力。虽然喷嘴116可以具有许多配置，但是，由于与气态臭氧相关的环境问题，臭氧水的输送具有多个约束。在一种实施例中，喷嘴116包括至少一个增加了臭氧水在流经喷嘴时的速度的收缩的直径。以这种方式，喷嘴116增加臭氧水的适用范围。
[0091]但是，本发明人发现，如果喷嘴116的直径太小，则结果产生的臭氧水流也具有小直径。因此，臭氧不期望地从水流中漏出并进入大气当中。为了抵消这个问题，在说明性实施例中，喷嘴116包括多个非常小的孔701 (例如，直径为.25mm)。例如，喷嘴116可以具有多个孔来产生“淋浴头”效果(例如，喷嘴116包括六个孔，每个孔的直径是.25mm)。作为替代，有些实施例利用单个孔702来配置喷嘴116，以便只产生单个臭氧水流。在还有另一种实施例中，喷嘴116配置为使得用户可以在各种喷雾模式中选择(例如，单个孔702或者多个孔)。
[0092]检杳阀
[0093]本发明人发现，在长时间不使用之后，已经灌注过的或用过的喷雾瓶100中的水常常从电解池202泄漏并且朝着罐体107流回。在存在隔膜的实施例中，这不期望地使电解池202中的隔膜变干，这会导致隔膜损坏并且，最终，导致过早的产品故障。更具体而言，如果电解池202利用不纯的水操作，则阳离子会变得在隔膜中被俘获。即使在隔膜变干的时候，这些阳离子也常常保持被俘获，从而妨碍隔膜重新变湿并降级性能。为了减轻那个问题，喷雾瓶100还可以具有位于头部102中的检查阀154。更具体而言，如图1C中所示，瓶100具有检查阀，用于在电解池不操作的时候最小化水从电解池202泄漏并进入罐体107的可能性。检查阀154优选地位于喷嘴116和罐体107之间(例如，电解池202和喷嘴116之间)的点，以便在泵不操作的时候使水留在电解池中。在有些实施例中，检查阀155位于罐体107和电解池202之间的流体路径中。
[0094]检查阀还可以位于罐体上，以允许罐体内部和外部环境之间选定的气态交换。具体而言，如图1B中所示，当泵110从罐体107吸水时，检查阀120可以允许空气进入罐体107，以均衡其内部的压力。如果没有这个阀门的话，则负压力会在罐体107中积聚，从而对泵和整个系统造成应力。因此,检查阀120便于水流出罐体107并且通过瓶100中的流体路径。
[0095]有些实施例放置另一个检查阀122，以排出可能在罐体107中积聚的气体。例如，检查阀122自由地把氢气泡从罐体的内部传递到外部环境。如以上所解释的，在某些实施例中，来自电解池202阴极侧的、具有氢副产品的水进入罐体107。这种氢副产品形成气泡和对应的气体，这些气泡和气体通过检查阀122并离开罐体107。出于多种其它原因，在罐体107中压力会增加。例如，如果由于温度升高而使罐体107中的水蒸发和/或罐体中的空气扩散，则罐体压力会增加。因而，这个检查阀122把任何过多的气体释放到外部环境中，从而方便瓶100的操作。说明性实施例把检查阀120、122放在罐体顶部的附近，使得氢气可以上升并流经检查阀。在图1B的实施例中，检查阀120、122集成到带螺纹的插头208中。
[0096]多种操作模式
[0097]代替专门作为臭·氧喷雾瓶操作，瓶还可以可选地被控制成简单地作为水瓶100操作。因而，说明性实施例包括使瓶100以多种方式中任何一种起作用的功能性。在一种实施例中，在一种模式下，瓶100充当喷雾瓶，并且在另一种模式下充当臭氧喷雾器(B卩，就像肥皂分发器)。为此，瓶100具有把瓶100设置成“触发”模式或“分布”模式中任意一种。在触发模式，瓶100响应于触发器118的致动而喷射臭氧水-它充当喷雾瓶。在分布模式，瓶响应于分布传感器128的致动而喷射臭氧水-它就像肥皂分发器一样动作(即使它分布的是臭氧水)。除了其它位置之外，分布传感器128可以位于瓶100的头部102的下侧。在图1C所示的实施例中，分布传感器128是非接触式传感器，诸如红外线传感器、电光传感器，和/或运动传感器。但是，在其它说明性实施例中，传感器128可以是触觉传感器，诸如开关、压力传感器和/或压电传感器。
[0098]另外，在有些实施例中，喷嘴116可以可配置为选择性地相对于罐体107在至少两个不同方向输送臭氧水。例如，在触发模式，喷嘴116配置为使得水以总体上向前的方向喷射，如图1B中箭头130所示出的。但是，在分布模式，瓶100配置为通过枢轴转动喷嘴116在总体上向下的方向分布水，如由箭头132 (或者以一个角度)所示出的。在任何一种模式，流都可以是并行的或分叉路径的多个流(例如，像淋浴头)的形式。
[0099]在一种说明性实施例中，喷嘴116配置为枢轴转动并且用户手动地调节喷嘴的方向。但是，在其它说明性实施例中，瓶100利用例如电机和/或电子致动器自动地枢轴转动喷嘴116。[0100]因此，具有在分布模式和触发模式之间进行选择的能力增加了瓶100的功能性。如以上所指出的，当处于触发模式时，瓶100更像喷雾瓶并且向远处的表面(例如，台面、炉灶上方、水池和桌子)施加臭氧水，而当处于分布模式时，瓶100类似于肥皂分发器。在分布模式，当用户把他的手放到瓶100头部102的下侧时，分布传感器128检测到用户手的存在，并且向下把臭氧水喷到用户的手上。以这种方式，用户可以给手消毒和/或施加臭氧水来清洁器具(例如，海绵、抹布和/或纸巾)。
[0101]在有些实施例中，瓶100还包括模式开关156，使得用户可以在分布模式和触发模式之间切换。在图1C所示的实施例中，开关156位于瓶100的头部102的顶部。在各种说明性实施例中，瓶100包括可视指标(诸如LED灯，例如457)，用于指示瓶100设置成哪种模式。
[0102]因而，瓶100包括用于在分布模式和触发模式之间进行选择的电子装置/电路系统(诸如电路板152)。图8示出了根据本发明一种实施例、用于设置分布模式或触发模式的处理器800。最初，喷雾瓶电路系统确定模式开关156被用户设置成分布模式还是触发模式(步骤802)。换句话说，与模式开关156通信的电路系统负责用户对模式开关的选择。如果用户把开关156设置成分布模式，则电路系统激活分布传感器128并停用触发器118(步骤804)。因而，在分布模式，电路系统等待分布传感器128的致动，以启动臭氧水的喷射，而触发器118不活动并且不能启动臭氧水的喷射。在用户致动分布传感器128之后，电子装置激活泵110以及电解池202，使得瓶100可以在规定的方向喷射臭氧水(步骤806)。在有些实施例中，在预定的时间周期之后和/或在从喷嘴116喷射预定量的臭氧水之后，电子装置停用泵110和电解池202 (步骤808)。但是，在其它实施例中，电子装置只有在分布传感器128不再被用户致动之后才停用泵110和电解池202。
[0103]如果开关156设置成触发模式，则电子装置激活触发器118并停用分布传感器128(步骤810)。因而，在触发模式，电子装置等待触发器118的致动，以启动臭氧水的喷射，而分布传感器128不活动并 且不能用于启动臭氧水的喷射。在触发器118被用户致动之后，电子装置激活泵Iio和电解池202,使得瓶100可以喷射臭氧水(步骤812)。一旦用户释放触发器118，电子装置就停用泵110和电解池202 (步骤714)。
[0104]在进一步的说明性实施例中，电子装置还可以配置为与用于枢轴转动喷嘴116的电机和/或电子致动器通信。如以上所解释的，在分布模式，喷嘴116枢轴转动，使得它在向下的方向喷射臭氧水。
[0105]表面活化剂
[0106]除了产生臭氧水，有些实施例还在臭氧化水之前给水添加表面活化剂，从而产生既包括臭氧又包括表面活化剂的水。给水添加表面活化剂可以产生几个好处。例如，已知有些表面活化剂增加臭氧在水中的寿命。而且，虽然臭氧具有已知的消毒属性，但是水的清洁效果可以通过包括表面活化剂，诸如像十二烷基硫酸钠(“SDS”)，来增加。
[0107]定义。如在说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外需要，否则以下术语将具有所指示的意义:
[0108]“臭氧化” 7JC,或者包括水的流体，是要分解水分子中的至少一些，使得氧原子形成臭氧，所述臭氧留在水中。
[0109]提供给电解池的电力的“参数”包括供给电解池的电压和电解池吸取的电流。电压和电流中每一个都是“参数”。
[0110]电解池的“操作状态”指示电解池是否在产生臭氧。
[0111]电解池的“寿命状态”指示电解池是否接近，或者已经到达，其有用寿命的结束。例如，吸取超过第一预定阈值的电压的电解池可以被认为接近其有用寿命的结束，而吸取等于或超过更高的第二预定阈值的电压的电解池可以被认为已经到达其有用寿命的结束。
[0112]电解池的“有用寿命”是在其期间从电源吸取小于预定功率量的同时电解池可以产生臭氧的时间。在有些实施例中，由电解池吸取的电压可以用作由电解池吸取的功率的替代，而且预定的电压可以用作由电解池吸取的预定功率的替代。预定的功率或电压可以由系统设计者基于诸如最大可用功率或电压、或者电解池或容纳电解池的设备或系统的可用热耗散属性、或者电解池的臭氧产生能力等因素来规定。就此而言，术语“有用寿命”可能不是绝对术语。相反，它可以至少部分地依赖于电解池在其中被使用的环境或系统，和/或电解池如何被使用。
[0113]本发明的各种实施例可以由这段下面(并且在本说明书结尾提供的真正权利要求之前)的段落中所列出的潜在权利要求特征化。这些潜在的权利要求构成本说明书书面描述的一部分。因此，以下潜在权利要求的主题可以在以后涉及本申请或基于本申请保护优先权的任何申请的程序中作为真正的权利要求给出。这种潜在权利要求的包括不应当解释为意味着真正的权利要求不覆盖该潜在权利要求的主题。因此，在以后的程序中不给出这些潜在权利要求的决定不应当认为是所述主题对公众的捐赠。
[0114]不作为限制，可以要求保护的潜在主题(以字母“P”作为前缀，以避免与以下给出的真正权利要求混淆)包括:
[0115]Pl.一种用于向表面施加臭氧水的瓶，该瓶包括:
[0116]罐体，具有用于容纳水的内`部；
[0117]喷嘴，用于把臭氧水引导到喷雾瓶的外面，其中喷嘴包括与电解池流体相通的多个孔口，每个孔口具有不小于0.25mm的直径；
[0118]电解池，位于喷嘴和罐体之间，该电解池配置为当水从罐体流到喷嘴时臭氧化水。
[0119]P2.如潜在权利要求Pl所述的瓶，其中孔口关于中心点以圆形图案排列。
[0120]本发明的各种实施例可以至少部分地用任何常规的计算机编程语言来实现。例如，有些实施例可以用过程编程语言(例如，“C”)或者用面向对象的编程语言(例如，“C++”)实现。本发明的其它实施例可以实现为预编程的硬件元件(例如，专用集成电路、FPGA，及数字信号处理器)，或者其它相关的部件。
[0121]在备选实施例中，所公开的装置和方法可以实现为供计算机系统使用的计算机程序产品。这种实现可以包括一系列固定在有形介质上的计算机指令，其中的介质诸如非临时性计算机可读介质(例如，盘、CD-ROM、ROM，或固定盘)。计算机指令系列可以体现前面本文关于所述系统描述的功能性的全部或部分。
[0122]本领域技术人员应当认识到，这种计算机指令可以用供许多计算机体系架构或操作系统使用的多种编程语言来写。此外，这种指令可以存储在任何存储器设备中，诸如半导体、磁性、光学或其它存储器设备，并且可以利用任何通信技术发送，诸如光学、红外线、微波或者其它发送技术。
[0123]除其它方式之外，这种计算机程序产品可以作为附带打印或电子文档的可移动介质(例如，压缩打包软件(shrink wrappedsoftware))分发,利用计算机系统预先加载(例如，在系统ROM上或者固定盘上)，或者从服务器或电子公告板经网络(例如，互联网或者万维网)分发。当然，本发明的有些实施例可以实现为软件(例如，计算机程序产品)和硬件的组合。本发明还有其它实施例可以实现为完全硬件，或者完全软件。
[0124]完全或部分地在计算机、微处理器或微控制器上实现的过程(B卩，“计算机过程”)是所述功能利用计算机硬件(诸如处理器、现场可编程门阵列或者其它电子组合逻辑，或者类似的设备)在计算机中的执行，其中计算机硬件可以在软件或固件或者这些的任何组合的控制下操作或者在任何以上所述的控制之外操作。所述功能的全部或部分可以通过有源或无源电子部件，诸如晶体管或电阻器，执行。在使用术语“计算机过程”时，我们不一定需要可调度实体，或者计算机程序或者其一部分的操作，但是，在有些实施例中，计算机过程可以由这种可调度实体，或者计算机程序或者其一部分的操作，来实现。此外，除非上下文另外需要，否则“过程”可以利用多于一个处理器或者多于一个(单或多处理器)计算机实现。
[0125]上述本发明的实施例仅仅是示例性的；各种变化与修改将对本领域技术人员是明显的。所有这种变化和修改都要·属于由任何所附权利要求限定的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于分布臭氧水的系统，该系统包括: 罐体，具有用于容纳水的内部； 喷嘴，用于从所述系统释放臭氧水； 电流源，具有电流输出； 电解池，位于所述喷嘴和所述罐体之间，所述电解池电耦合到所述电流输出，并且配置为当水从所述罐体流到所述喷嘴时臭氧化所述水； 电解池监视电路，配置为当所述电解池臭氧化水时监视由所述电流源提供给所述电解池的电压，并且配置为基于该电压确定所述电解池的操作的操作状态；以及状态指示器，配置为向用户指示所述电解池的操作的操作状态。
2.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述电解池监视电路进一步配置为确定所述电解池的寿命状态，并且所述状态指示器进一步配置为有条件地向用户指示所述电解池正接近其有用寿命的结束。
3.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述状态指示器包括臭氧产生灯，并且所述监视电路配置为当所述监视电路确定所述电解池正在进行操作来臭氧化水时照亮所述臭氧产生灯。
4.如权利要求2所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述状态指示器包括报警灯，并且所述监视电路配置为当所述监视电路确定所述电解池正接近其有用寿命的结束时照明所述报警灯。
5.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述状态指示器包括寿命结束灯，并且所述监视电路配置为当所述监视电路确定所述电解池已到达其有用寿命的结束时照亮所述寿命结束灯。·
6.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述监视电路配置为当所述监视电路确定所述电解池已到达其有用寿命的结束时停止向所述电解池供应电流。
7.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述监视电路配置为当所述监视电路确定所述电解池已到达其有用寿命的结束时停止向泵供电。
8.如权利要求1所述的用于分布臭氧水的系统，其中所述系统还包括切换电路，所述切换电路配置为可控制地将供应给所述电解池的所述电流的极性从第一极性颠倒成第二极性，并且其中所述电解池监视电路配置为在第一极性和第二极性配置中的每一个当中监视由所述电流源提供的所述电压。
9.一种用于以多种模式选择性地分布水的装置，所述装置包括: 罐体，具有用于容纳水的内部； 喷嘴，用于将水引导到所述装置的外面； 电解池，位于所述喷嘴和所述罐体之间，所述电解池配置为当水从所述罐体流到所述喷嘴时臭氧化所述水； 分布传感器； 触发器；以及 选择逻辑，用于将所述装置设置成处于分布模式或触发模式， 当处于所述分布模式时，所述装置配置为响应于所述分布传感器的致动而输出臭氧水，当处于所述触发模式时，所述装置配置为响应于所述触发器的致动而输出臭氧水。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述喷嘴可配置为在相对于所述罐体的至少两个不同方向输送臭氧水。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述分布传感器包括触觉传感器和非接触传感器中的至少一种。
12.如权利要求9所述的装置，其中，当处于所述分布模式时，所述触发器是不活动的。
13.如权利要求9所述的装置，其中，当处于所述触发模式时，所述分布传感器是不活动的。
14.如权利要求9所述的装置，其中所述选择逻辑包括用于在模式之间切换的开关。
15.—种用于将臭氧水施加到表面的瓶,所述瓶包括: 罐体，具有用于容纳水的内部； 喷嘴，用于将臭氧水引导到喷雾瓶的外面； 电解池，位于所述喷嘴和所述罐体之间，所述电解池配置为当水从所述罐体流到所述喷嘴时臭氧化所述水； 泵，用于从所述罐体引导水并通过所述电解池和所述喷嘴；以及 至少一个电子部件，配置为监视所述泵的功率消耗，并且所述至少一个电子部件进一步配置为如果所述泵的所述功率消耗满足或者超过预定义的阈值，则给所述电解池断电。
16.—种在系统中操作电解池的方法，所述方法包括: 将固定的电流提供给所述电解池的电流输入端子； 监视所述电流输入端子处的电解池电压； 比较所述电解池电压与预定阈值，以评估所述电解池的健康状况；以及 激活状态指示器以通知所述电解池的健康状况。
17.如权利要求16所述的操作电解池的方法，其中所述预定阈值包括指示所述电解池正接近但还没有到达其在系统中的有用寿命的结束的预定电压。
18.如权利要求16所述的操作电解池的方法，其中所述预定阈值包括指示所述电解池到达其在系统中的有用寿命的结束的预定电压。
19.如权利要求18所述的操作电解池的方法，所述方法还包括:如果所述电解池电压的比较结果超出指示所述电解池到达其在系统中的有用寿命的结束的预定电压，则停用所述电解池。
20.如权利要求18所述的操作电解池的方法，其中所述系统包括配置为向所述电解池供水的泵，并且其中所述方法还包括:如果所述电解池电压的比较结果超出指示所述电解池到达其在系统中的有用寿命的结束的预定电压，则停用所述泵。
【文档编号】C01B13/10GK103857630SQ201280048342
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年8月25日
【发明者】C·D·鲁茨, J·D·布茨, D·J·布德罗, N·R·劳德, H·扎瑞恩, W·罗斯特, R·A·费德里科 申请人:电解臭氧股份有限公司