专利名称：用于通过具有增强悬浮性能的液体施加电荷的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明公开一种通过诸如电穿孔和/或电液冲击的结构抑制或消灭微生物。在一个具体示例中，本公开涉及通过诸如用电解池产生电化学活化液体的设备的设备输送的液体将电位施加至微生物。
背景技术：
电解池被用在多种不同的领域用于改变流体的一个或多个特性。例如，电解池已经用于清洁/消毒领域、医药工业以及半导体制造工艺中。电解池还用在多种其他领域并具有不同的结构。对于清洁/消毒领域，电解池被用于产生阳极电解液电化学活化(EA)液体和阴极 EA液体。阳极电解液EA液体具有公知的消毒性能，并且阴极EA液体具有公知的清洁性能。 在Field等人2007年8月16日出版的美国出版物第2007/0186368A1号中公开了清洁和 /或消毒系统的示例。然而，阳极电解液EA液体的消毒能力限于某些领域或应用中。在这些应用中其他方面中的一方面是用于提高液体消毒性能的改进的方法、系统和/或设备。
发明内容
本公开的一方面涉及一种设备，所述设备包括容器，所述容器被构造成结合液体和至少一种化合物以提供处理液体，所述至少一种化合物被构造成例如增加液体的悬浮性能。液体流动路径连接到容器，并且液体分配器连接在液体流动路径中并适于将处理液体分配至空间的表面或容积。电极电连接至液体流动路径。控制电路适于在没有相应的返回电极的情况下通过被分配的处理液体在电极与空间的表面或容积之间生成交变电场。在一个示例中，至少一种化合物包括至少一种表面活性剂。在一个示例中，至少一种化合物包括至少一种液体活化材料。例如，至少一种液体活化材料包括选自以下组中的材料，所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。在示例性实施例中，所述设备还包括贮液器，所述贮液器被构造成保持液体，所述贮液器在容器的上游位置处连接至液体流动路径。在示例性实施例中，容器包括容器包括筒体，所述筒体被构造成可拆卸地结合液体流动路径。在示例性实施例中，该设备包括手持喷雾装置，并且其中液体分配器包括喷雾喷嘴。在示例性实施例中，所述设备还包括泵，所述泵连接至液体流动路径；和电源，所述电源电连接至所述控制电路。在示例性实施例中，设备包括移动地板表面清洁器，所述清洁器包括至少一个轮，所述至少一个轮被构造成使所述清洁器在表面上移动；
泵，所述泵连接至所述液体流动路径；和马达，所述马达连接成驱动所述至少一个轮。在示例性实施例中，移动地板表面清洁器还包括贮液器，所述贮液器被构造成保持液体，所述贮液器在所述容器的上游位置处连接至所述液体流动路径。本公开的另一方面涉及一种方法，包括例如以下步骤在设备内处理液体以增强所述液体的悬浮性能；从所述设备将处理的液体分配至空间的表面或容积，以便由所述处理的液体形成从所述设备至所述空间的表面或容积的导电路径；和在分配步骤期间，通过沿所述导电路径的液体生成从所述设备到所述空间的表面或容积的交变电场，其中所述电场足以杀灭来自所述空间的表面或位于容积内的至少一种微生物在示例性实施例中，在所述设备内处理液体的步骤包括使液体与被构造成增加液体的悬浮性能的至少一种化合物结合。在示例中，至少一种化合物包括悬浮添加剂，所述悬浮添加剂包括表面活性剂。在一个示例中，至少一种化合物包括液体活化材料。例如，液体活化材料包括选自以下组中的材料，所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。在示例性实施例中，所述方法包括以下步骤从所述设备的贮液器将所述液体应给所述设备的保持所述至少一种化合物的容器。在一个示例中，所述方法包括将容器连接至设备的液体流动路径。在示例性实施例中，在所述设备内处理液体的步骤包括改变所述液体的氧化还原电位。例如，改变所述液体的氧化还原电位的步骤包括在所述设备的至少一个电解池内电化学活化所述液体。在另一示例中，改变所述液体的氧化还原电位的步骤包括使所述液体与至少一种液体活化材料结合。在示例性实施例中，所述方法包括以下步骤使来自所述表面的至少一种微生物悬浮在处理的液体中。在示例性实施例中，所述方法包括在分配步骤期间，保持从所述设备的喷嘴出口至所述空间的表面或容积的距离为0至10英寸。本公开的一方面涉及一种方法，包括例如以下步骤从所述设备将处理的液体分配至空间的表面或容积，以便由所述处理的液体形成从所述设备至所述空间的表面或容积的导电路径；和在分配步骤期间，通过沿所述导电路径的液体生成从所述设备到所述空间的表面或容积的交变电场，其中所述电场足以杀灭来自所述空间的表面或所述容积内的至少一种微生物。在示例性实施例中，在所述设备内处理液体的步骤包括使所述液体与被构造成改变所述液体的氧化还原电位的至少一种化合物结合。在一个示例中，至少一种化合物包括液体活化材料。例如，液体活化材料包括选自以下组中的材料，所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。在示例性实施例中，所述方法还包括以下步骤从所述设备的贮液器将所述液体应给所述设备的保持所述至少一种化合物的容器。在示例性实施例中，其中在设备内处理液体的步骤包括在所述设备的至少一个电解池内电化学活化所述液体。在示例性实施例中，所述方法还包括以下步骤使来自所述表面的至少一种微生物悬浮在处理的液体内。在示例性实施例中，所述方法包括在分配步骤期间，保持从所述设备的喷嘴出口至所述空间的表面或容积的距离为0至10英寸。
图1是根据本公开的示例性方面的手持喷雾瓶的示例的简化的示意图；图2示出具有离子交换膜的电解池的示例；图3示出根据本公开的另一个示例的没有离子选择膜的电解池；图4A-4D是示出根据本公开的一方面的通过电化学活化的液体执行污垢清除机制的示例的视图；图5示出根据示例性示例的具有管状形状的电解池的示例；图6是根据本公开的示例性示例的电穿孔电极的分解立体图；图7A是示出通过带电输出喷雾在喷雾头和表面之间形成的导电通路的示例的图。图7B示出电穿孔机制示例，由此悬浮在介质内的细胞遭受电场。图7C示出具有通过电穿孔扩大的孔的细胞膜的示例。图8示出喷撒带电液体至表面的喷雾瓶的示例。图9示出用带电液体喷撒并浸湿的表面的示例；图IOA是根据本公开的一个实施例的手持喷雾瓶的立体图。图IOB是根据本公开的一个实施例的手持喷雾瓶的暴露的左半部分的立体图；图IOC是是根据本公开的一个实施例的手持喷雾瓶的暴露的喷雾头地侧视图；图11是根据本公开的示例性方面施加至喷雾瓶内的电解池的阳极和阴极的电压模式的示例。图12是根据本公开的示例性方面的用于控制喷雾瓶上的电解池的控制电路的示例的方框图。图13A是根据本公开的示例性方面的施加至喷雾瓶内的电穿孔电极的电压模式的波形图示例；图1 是根据本公开的示例性方面的施加至喷雾瓶内的电穿孔电极的电压模式的波形图示例；图13C是根据本公开的示例性方面的施加至喷雾瓶内的电穿孔电极的频率模式的波形图示例；图14是根据本公开的示例性方面的用于控制喷雾瓶上的电穿孔电极的控制电路的示例的方框图。图15是根据本公开的另一实施例的移动地板清洁机器的示例的立体图。图16是根据本公开的另一实施例的全表面清洁器的示例的立体图；图17是示出平拖把实施例的示例的图，其包括至少一个电解池和/或至少一个电穿孔电极，例如在本公开中描述的电穿孔电极。图18示出示例的装置，其可以相对表面是静止的或可移动的。图19是示出根据本公开的示例性实施例的系统的方框图，其可以并入例如这里公开的实施例中任一个。图20A和20B分别是电位和电场作为离开例如图5_6和10_14中示出的实施例的喷嘴的距离的函数的曲线。图21示出根据本公开的一个示例的系统，其中悬浮液添加剂被加入到从设备分配的液体以增强分配的液体的性能。图22是构造成保持一种或多种用于改变由喷雾瓶保持并分配的液体的诸如氧化还原电位(ORP)的活化材料。图23示意地示出包含液体活化材料的筒体，其可以安装在例如直通系统的流体
管路中。
具体实施例方式下文中给出本公开的一个或多个方面的示例的附加说明。下面详细地说明书和上面参考附图不应该理解为在给出的权利要求中要求的本发明的范围的限制或窄化。应该认识到，由一个或多个权利要求覆盖的本发明的其他实施例可以具有与本文讨论的示例和附图中的一个或多个方面不同的结构和用途，并且可以具体化成诸如实施或采用在权利要求中要求的本发明的不同的结构、方法和/或其结合。此外，下面的说明书被分为具有一个或多个部分或章节标题的多个部分或章节。 提供这些章节和标题仅是为了容易阅读，并且例如不限于在具体章节中和/或章节标题中的具体示例和/或与其他具体示例结合、应用至其他具体示例和/或在其他具体示例中应用得实施例和/或在其他章节中和/或章节标题中描述的实施例讨论的公开的一个或多个方面。一个或多个示例的元件、特征以及其他方面可以与这里描述的一个或多个其他示例的元件、特征和其他方面结合和/或交换。本公开的一个方面例如涉及增强从设备分配分配的输出流体(包括诸如液体流和/或气/液混合物、水蒸气、气态液体、薄雾、喷雾或浮质混合物)的消毒或清洁性能。在一个示例中，本公开涉及增强输出液体(包括诸如液体流和/或气/液混合物、气态液体、 薄雾、喷雾或浮质混合物)的消毒性能。在本公开的一个或多个示例中用于消毒的示例原理包括将诸如交变电场的电场应用至被处理的表面上的微生物的细胞，其中电场满足或超过阀值，使得细胞被例如已知的不可逆电穿孔过程永久破坏。如果达到或超过电场阀值，电穿孔将使细胞的生存能力妥协，从而导致不可逆的电穿孔。在一个或多个示例中，通过从设备分配液体并通过液体施加电场使微生物从表面悬浮。可以通过改变液体的氧化还原电位以超过例如大约+/-50毫伏开增强这种悬浮。微生物的悬浮会增强将电场施加至微生物的细胞。在具体示例中，本发明的一个方面涉及一种用于增强通过由用于产生或提供液体和/或气/液混合物至空间的表面或容积的静止或可移动的设备(诸如手持喷雾瓶或装置、移动地板清洁器、手清洁站或装置、食物消毒器、织物或盘碟清洗机和/或其他设备)输送的电解池产生的电解液的消毒性能的方法和设备。电解池可以通过例如带电纳米泡的活动来增加液体的ORP以有利于微生物的悬浮。其他机构也可以用于改变液体的ORP和/或增强来自表面的微粒和微生物的悬浮。本公开的实施例可以用在多种不同的应用中，并且可以容纳在多种不同类型的设备中，包括但不限于手持式、移动式、不可移动式、壁挂式、机动或非机动式、有轮式或无轮式设备等。在下面的示例中，电解池和电穿孔电极被并入到手持喷雾瓶中。应该认识到，本公开中讨论的一个或多个示例的多个方面可以适当地与可选实施例中的其他方面结合和/ 或替换。这里给出的标题是为了方便而不是为了例如将所讨论的一个实施例的多个方面限制在该实施例或具体实施例或示例的条件下。此外，例如尽管术语“电穿孔电极”在本说明书中用于表示电极，但是该术语仅是为了方便使用而不是为了将其对微生物的操作或影响限制到电穿孔的过程。在本公开的一个或多个示例中，代替使用传统的电探头例如以输送施加电场，设备可以被构造成通过带电输出液体输送这种施加电场。1.手持喷雾装置的示例图1是手持喷雾装置的示例的简化的、示意图，根据本发明的示例的方面此处其是手持喷雾瓶10的形式。在其他示例中，喷雾装置可以形成较大装置或系统的一部分。在图1中示出的示例中，喷雾瓶10包括贮液器12用于容纳将要被处理并随后通过喷嘴14分配的液体。在一个示例中，将要被处理的液体包括水的混合物，例如常规自来水。喷雾瓶10还包括入口过滤器16、一个或多个电解池18、管20和22、泵对、致动器沈、开关观、电路板和电子控制装置30和电池32。虽然没有在图1中显示，管20和22例如可以分别地容纳在瓶10的颈部和桶内。帽34在瓶10的颈部周围密封贮液器12。电池 32例如可以包括一次性电池和/或可充电电池，并且当由电路板30和电子控制30激活时提供电力给电解池18和泵M。在图1所示的示例中，致动器沈是一个触发式驱动器，其在开启和闭合状态之间驱动瞬时开关观。例如，当用户“挤压”手触发器到被挤压状态时，触发器驱动开关从开启状态切换闭合状态。当用户释放手触发器时，触发器驱动开关切换到闭合状态。然而，致动器26在可选的实施方式中可以具有其他类型或结构，并且可以在进一步实施方式中被取消。在缺少分开致动器的实施方式中，开关观例如可以直接地通过用户致动。当开关观处于断开、不导电的状态时，电子控制装置30不激发电解池18和泵M。当开关W处于闭合、导电状态时，电子控制装置30激发电解池18和泵M。泵M通过过滤器16、电解池18 和管20从贮液器12中抽吸液体，并且迫使液体从管22和喷嘴14中出来。根据喷雾器，喷嘴14可以调节或者不可调节，从而在例如在喷射流、喷薄雾或分配喷射之间进行选择。开关观本身可以具有任何合适的致动器类型，例如，如图1所示的推动按钮开关、 拨动式开关、摇杆、任何机械连杆和/或任何感测输入的传感器(诸如电容、电阻塑料、热、 电感、机械、非机械、电动机械或其他传感器等)。开关观可以具有任何合适接触布置，诸如瞬间、单柱单掷等。在可选的实施方式中，泵M用机械泵代替，诸如手触发式容积泵，其中致动器沈通过机械致动直接作用在泵上。在这个实施方式中，开关观可以与泵M分开致动，如电源开关，以激发电解池18。在进一步的实施方式中，取消电池32，并且经由例如旋转直流电机、振动机或太阳能等的另一手提电源输送电力，或通过例如电源线、插头和/或接触端子从外部电源输送至喷雾瓶10。例如，在可选的实施例中，用户可以致动内部发电机，同时挤压触发器以便产生电力。喷雾瓶可以包括任何合适的电源，例如由瓶承载的手提电源或瓶承载的用于连接外部电源的端子。
图1所示的布置只提供作为非限制性示例。喷雾瓶10可以具有任何其他结构和 /或功能性布置。例如，如图1所示，相对于从贮液器12至喷嘴14的流体流动方向，泵M 可以位于电解池18的下游，或者电解池18的上游。喷雾瓶10可以是例如任何其他合适的手持装置，并且不必是瓶或喷雾瓶的形式。例如，在其他实施例中可以采用其他形式因素或人机工程形状。例如，喷雾装置可以具有棍的形式，其可以连接或可以不连接至清洁装置， 例如拖把桶(mop bucket)、机械化或非机械化多用途清洁器、具有或不具有单独清洁头的移动清洁装置、车辆等。正如下面的更详细描述，喷雾瓶包含将被喷撒在被清洗和/或消毒的表面上或空间的容积中的液体。在一个非限制性示例中，在作为输出喷(例如，或射流)雾从瓶中分配之前，电解池18将液体转换为阳极电解液EA液体和阴极电解液EA液体。阳极电解液EA 液体和阴极电解液EA液体可以作为组合的混合物或作为分开的喷射输出例如通过分开的管和/或喷嘴被分配。在图1所示的实施方式中，阳极EA电解液和阴极EA电解液作为组合的混合物被分配。在小和间歇输出流量提供喷雾瓶的情况下，电解池18可有具有小包装并且例如通过由包装或喷雾瓶携带的电池供电。喷雾瓶10还包括单独的电导体、导线或其他电部件和/或电磁部件(例如电极)， 例如高电压电极35，其被定位在液体或液体通路中或以合适的关系定位在液体或液体通路中以施加、导致或以别的方式在液体输出喷雾中例如相对接地产生电位。如果形成液体输出喷雾的液体例如已经带电，这种电位可以是例如在液体输出喷雾中的单独的或附加的电位。在图1中示出的示例中，电极35被沿管22定位并被构造成与流过管的液体电接触。然而，电极35可以定位在例如沿从贮液器12至喷嘴14的液体流动路径的任何位置(或设置定位在喷雾瓶10的外部)。当触发器沈致动开关观进入闭合状态时控制电路30给电极 35通电，并当触发器沈驱动开关28进入断开状态时给电极35断电。应该认识到，其他通电或不通电状态或方式可以用在其他实施例中，例如甚至在例如操作触发器沈和/或分配液体的部分时间期间给电极35断电。在该示例中，电极35没有相应的相反极性的返回电极。此外，在其他实施例中，多于一个的电导体、导线或其他电部件或其组合可以用于施加、 导致或以其他方式产生电位。由电极35产生和/或提供的电位通过分配的液体被施加至被清洁表面的微生物， 并且如果电荷释放足够大，这种电荷会通过诸如以下示例中详细讨论的电穿孔和/或电液冲击对微生物产生不可逆的损害、破坏或消除微生物。这提高了在使用期间液体输出喷雾的消毒性能。2.电解池示例电解池包括任何流体处理电解池，适于在至少一个阳极电极和至少一个阴极之间的流体两端施加电场。电解池可以具有任何合适数量的电极，任何合适数量的用于容纳流体的室，和任何合适数量的流体输入和流体输出。该电解池可适合处理任何流体(诸如液体或气-液组合)。电解池可以在阳极和阴极之间包括一个或多个的离子选择膜，或者可以被构造成没有任何离子选择膜。具有离子选择膜的电解池在此称为“功能性发生器”。该术语不旨在进行限制；要理解的是其它适当的装置和/或结构可以作为功能性发生器。电解池可以用在各种不同应用中并且可以具有多种不同结构，例如但不限于参照图1讨论的喷雾瓶，和/或在2007年8月16日公开的Field等人的美国专利2007/0186368中所公开的结构。因此，尽管在此说明的各种元件和过程涉及喷雾瓶的内容，这些元件和过程可以被应用到、并且结合在其他非喷雾瓶的应用中。2. 1具有膜的电解池示例图2是示意图，说明例如用在图1中显示的可以在喷雾瓶中使用的电解池50的示例。电解池50从液体源52接收将被处理的液体。液体源52可以包括罐或其它贮液器，如在图1中的贮液器12，或者可以包括用于接收来自外源的液体的接头或其他入口。电解池50有一个或多个阳极室M和一个或多个阴极室56 (称为反应室)，所述阳极室和所述阴极室由离子交换膜58隔开，诸如阳离子或阴离子交换膜。一个或多个阳极电极60和阴极电极62 (每个电极显示一个)分别地设置在每个阳极室M和每个阴极室56 中。阳极和阴极电极60、62可以由任何合适的材料制成，诸如不锈钢、导电聚合物、钛和/ 或用贵金属如钼涂层的钛，或任何其他合适的电极材料。在一个示例中，阳极和阴极中的至少一个至少部分地或全部地由导电聚合物制成。电极和各个室可以有任何合适的形状和结构。例如，电极可以是平板、同轴板、棒或其组合。每个电极可以有，例如，密实结构，或者可以具有一个或多个孔口。在一个示例中，每个电极形成为网格。此外，多个电解池50例如可以彼此串联或并联耦合。电极60、62电连接到传统电源(未显示)的相对端子。电源离子交换膜58位于电极60和62之间。离子交换膜58可以包括阳离子交换膜(例如质子交换膜)或阴离子交换膜。用于膜38的合适的阳离子交换膜部分地和整个包括氟化离子交联聚合物、聚芳香族离子交联聚合物以及其组合物。用于膜38的合适的商业可用的离子交联聚合物的示例包括来自特拉华州Wilmington的Ε. I. du Pont de Nemours and Company的商标为“NAFI0N”的磺化四氟乙烯共聚物；日本的Asahi Glass Co.，Ltd. 的商标为“FLEMI0N”的全氟羟酸离子交联聚合物；日本的Asahi Chemical Industries Co. Ltd.的商标为“ACIPLEX”的全氟磺酸离子交联聚合物。其他合适的膜的示例包括例如可从新西兰的 Membranes International Inc. of Glen Rock 获得的膜，例如 CMI-7000S 阳离子交换膜和AMI-7001S阴离子交换膜。然而，在其他示例中可以使用任何离子交换膜。电源可提供恒定的直流输出电压、脉冲的或其它方式的调制直流输出电压、和/ 或脉冲的或其他方式的调制交流输出电压到阳极和阴极电极。电源可以有任何合适的输出电压水平、电流水平、占空比或波形等。例如在一个实施例中，电源以相对稳定状态提供供应到板的电压。电源(和/或控制电子装置)包括直流/直流转换器，其采用脉冲宽度调制(PWM)控制方案以控制电压和电流输出。其他类型的电源也可以使用，其可以是脉冲的或不是脉冲的并且在其他电压和功率范围处。这些参数可以基于特定应用和/或实施例而变化。在操作过程中，供给水(或将被处理的其他液体)从源52提供至阳极室M和阴极室56。在阳离子交换膜的情况中，当在阳极60和阴极62两端施加直流电压电位时，例如在约5伏特(V)至约^V的范围的电压，或列入大约5V至大约8V，原本存在于阳极室M 的阳离子朝向阴极62移动穿过离子交换膜58，同时在阳极室M内的阴离子朝向阳极60移动。然而，存在于阴极室56中的阴离子未能穿过阳离子交换膜，并且因此保持限定在阴极室56中。电源电源电源电源结果，电解池50通过至少部分使用电解可以电化学活化供给水，并产生酸性阳极电解液混合物70和碱性阴极电解液混合物72形式的电化学活化的水。在一个示例中，阳极电解液混合物70具有至少大约+50mV(例如在+50mV至+1200mV范围内)的氧化还原电位(ORP)，阴极混合物72具有至少大约_50mV(例如在-50mV至-IOOOmV 范围内)的0RP。如果需要，阳极电解液和阴极电解液可以例如通过修改电解池结构以彼此不同的比例产生。例如，如果EA的水的主要功能是清洁，电池可以被构造以产生比阳极电解液更大的阴极电解液。替换地，例如，如果EA的水的主要功能是消毒，电池可以被构造以产生比阴极电解液更大的阳极电解液。此外，在每一个中的活性组分的浓度可以改变。例如，电池可以具有阴极板与阳极板3 2的比例，用于产生比阳极电解液体积更大的阴极电解液。每个阴极板与各个阳极板由各自的离子交换膜分隔开。因此，在该实施例中，相对于两个阳极室具有三个阴极室。这种结构产生大约60%阴极电解液和40%阳极电解液。也可以使用其他比例。此外，可以修改施加的电压和/或其他电特性的工作周期以修改通过电解池产生的阴极电解液和阳极电解液的相对量。2. 2不具有离子选择膜的电解池示例图3示出根据本公开的另一示例的不具有离子交换膜的电解池80。电解池80包括反应室82、阳极84以及阴极86。室82可以通过例如电解池80的壁、通过放置电极84和 86的容器或导管的壁、或通过电极本身限定。阳极84和阴极86可以由任何合适的材料或这些材料的组合形成，例如不锈钢、导电聚合物、钛和/或涂覆有诸如钼的贵金属的钛。阳极84和阴极86连接至传统的电源，例如如图1所示的电池32。在一个实施例中，电解池 80包括其自身的容器，该容器限定室82并位于将要被处理的液体的流动路径中，例如位于手持喷雾瓶或移动地板清洁设备的流动路径中。在操作期间，液体例如通过源88提供并被引入至电解池80的反应室82。在图3 所示的实施例中，电解池80不包括将在阳极84处的反应产物与阴极86处的反应产物分离的离子交换膜。在使用自来水作为将要被处理用于清洁的液体的示例中，在将水引入室82 中并在阳极84和阴极86之间施加电压电位之后，与阳极接触或阳极附近的水分子被电化学氧化成氧气(O2)和氢离子(H+)，同时与阴极接触或阴极附近的水分子被电化学还原为氢气(H2)和氢氧基离子(0H—)。其他的反应也可以发生并且具体的反应基于液体的成分。两个电极的反应产物能够混合并形成氧化流体89(例如)，这是因为不存在例如将反应产物彼此分离的物理障碍物。替换地，例如阳极84可以通过使用例如设置在阳极和阴极之间的不可渗透膜或其他膜(未示出)的电绝缘障碍物与阴极84分隔开。2. 3分配器示例来自图2的阳极电解液和阴极电解液EA液体输出或图3中的氧化流体89可以连接至分配器74，其可以包括任何类型的分配器或多个分配器，包括例如出口、管件、龙头、喷雾头、清洁/消毒工具或导线或其组合等。在图1中示出的示例中，分配器74包括喷雾喷嘴14。在图2中每个输出70和72存在分配器或两个输出的组合的分配器。在一个示例中，图2中的阳极电解液和阴极电解液输出混合成共同的输出射流 76，其被供给至分配器74。如Field等人的美国专利出版物第2007/0186368号中描述的那样，已经发现阳极电解液和阴极电解液可以在清洁设备的分配系统内和/或在表面或被清洁的物体上混合在一起，同时至少暂时保持有益的清洁和/或消毒性能。尽管阳极电解液和阴极电解液被混合，在该示例中，他们最初并不保持平衡状态，并且因而暂时保留其增强的清洁和/或消毒性能。例如，在一个实施例中，例如，阴极电解水和阳极液电解水将其独特的电化学活化性能保持至少30秒，即使是两种液体混合在一起。在此期间，两种类型液体的独特的电化学活性的属性不会立即中和。这允许在该示例中每种液体的有利特性将在共同清理操作期间被利用。经过相对较短的一段时间以后，在被迅速清理的表面上混合的阳极电解液和阴极电解液大致中和至源液体(如，普通自来水的)的初始PH和0RP。在一个示例中，混合的阳极电解液和阴极电解液EA液体大致中和至pH6和pH8之间的pH值和在从阳极液和阴极通过电解池产生的时间少于1分钟的时窗内的士 50mV之间的氧化还原电位。此后，回收液可以任何适当的方式处置。但是，在其他实施例中，混合的阳极电解液和阴极电解液能够维持pH6和pH8范围以外的PH值和士50mV的范围外的氧化还原电位大于30秒的一段时间，和/或能够在经过 1分钟以外的一段时间范围后中和，这取决于液体的性质。3.污垢和用电解水清洁的示例下面的讨论与本文其他示例的讨论一样仅作为示例提供，并不是为了限制本公开、这里描述的示例的操作和/或任何未决的权利要求的范围。3.1碱性概念的示例污垢由例如干燥的以前可溶物质的混合物、油质材料和/或不可溶颗粒构成。通常污垢对较多的污垢具有比对水大的亲和力。为了去除污垢，污垢颗粒和其他污垢颗粒之间以及污垢颗粒和被清洁表面之间的亲和力应该被减小，而污垢颗粒对水的亲和力应该增大。通常，肥皂和清洁剂被用在油质污垢上以形成微团，并且聚阴离子被用于悬浮污垢颗粒。在本公开的一个示例实施例中，从喷嘴14中分配的电解水没有这些。然而，在电解过程中，在电极表面处形成纳米泡，并且随后在由电解池形成的阳极电解液和阴极电解液EA液体内缓慢地消耗或消散，如图4A所示。来自喷雾瓶分配的过饱和EA水溶液在污垢表面处形成其他纳米泡。这些纳米泡在水溶液和浸液了的固体/液体表面处存在相当长的时间段。纳米泡容易形成并粘至疏水表面，例如那些在通常的污垢颗粒上发现的表面，如图4B所示。在有利的负自由能变化的情况下当泡沫的结合从高能水/疏水表面界面释放水分子，这个过程在能量上是有利的。此外，在泡沫接触表面的时候，泡沫扩散开并变平，这减小了泡沫的曲率；由此带来附加的有利的自由能释放。进一步，纳米泡在污垢表面上的存在增加了由机械清洁/刮擦动作和/或前面的电解喷射过程引入的较大的微米以上尺寸的泡沫对颗粒的拾取，如图4C所示。表面纳米泡的存在还减小了可以通过这个动作拾取的污垢颗粒的尺寸。这种拾取有助于将污垢颗粒从被清洁的表面浮起并抑制重新沉积，如图4D所示。纳米泡的另一个性能是其巨大的相对于体积的气/液表面面积。在该界面处的水分子由较小的氢键保持，已知的是通过水的高的表面张力保持。由于与其他水分子的氢键合减小，界面的水比“普通”水活性强，并且将更迅速地与其他分子进行氢键合，显示出较快的水合作用。至少部分由于这些给出的(示例)性质，在如图1所示的喷雾瓶形成并分配的特定实施例中的阳极电解液和阴极电解液EA液体与非电解水相比增强了清洁性能。3. 2示例反应相对于图2中所示的电解池50，与阳极60接触的水分子在阳极室M中被电化学氧化成氧气(O2)和氢离子(H+)，同时与阴极62接触的水分子在阴极室56中被电化学还原成氢气(H2)和氢氧离子(0H_)。在阳极室M中的氢离子被允许通过阳离子交换膜58进入到阴极室56，在该阴极室中，氢离子被还原成氢气，同时阳极室M中的氧气氧化供给水以形成阳极电解70。此外，由于常规自来水通常包括氯化钠和/或其他氯化物，阳极60氧化氯化物以形成氯气。结果，产生大量的氯气，并且阳极成分70的pH值随着时间的推移变得酸性越来越强。如上所述，当施加电压电位时，与阴极62接触的水分子电化学地还原成氢气和氢氧离子(0H_)，同时阳极室M中的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室56。这些阳离子可以用来与在阴极室62处产生的氢氧离子结合，而氢气泡沫形成在液体中。大量氢氧离子随着时间的推移聚集在阴极室56中，并且与阳离子反应以形成碱性氢氧化物。此外，由于阳离子交换膜不允许带负电的氢氧离子通过离子交换膜，氢氧化物保持限制于阴极室56。因此，在阴极室56产生大量的氢氧化物，并且阴极成分72个的pH值随着时间的推移变得越来越碱性。在功能发生器50中的电解过程允许活性组分的浓度和在阳极室M和阴极室56 中亚稳离子和自由基(radicals)的形成。电化学活化过程典型地或者通过电子撤离(在阳极60处)或电子介入(在阴极 62处)而发生，其导致供给水的生化(包括结构、能量和催化)性质的改变。据认为，供给水(阴极电解液或阳极电解液)在电极表面附近得到活化，其中电极表面的电场强度可以达到非常高的水平。此区域可被称为双电层(EDL)。虽然电化学活化进程继续，水偶极子通常与场对齐，并且水分子的氢键的比例必然地断裂。此外，单链氢原子在阴极62处结合金属原子(例如，钼原子)，而单链氧原子在阳极60处结合金属原子(例如，钼原子)。这些被结合的原子在各自的电极表面上以二维方式在周围扩散，直到他们参与进一步的反应。其他原子和多原子聚合也可以类似地结合到阳极60和阴极62的电极表面，并且还可以随后进行反应。在表面处产生的例如氧气(O2) 和氢气(H2)的分子可以作为气体进入液相水中的小腔(即泡沫)和/或可能被液相水溶剂化。这些气相泡沫因此被分散或者以其他方式在供给水的液相期间悬浮。气相泡沫的尺寸可以因多种因素而变化，诸如施加到供给水的压力，供给水中的盐和其他化合物的组分和电化学活化的程度。因此，气相泡沫可能有不同的尺寸，包括但不限于巨大泡沫、微泡沫、纳米泡及其混合物。在包括巨大泡沫的实施方式中，生成的泡沫的合适的平均泡沫直径的示例包括直径范围从约500微米至约一毫米。在包括微泡沫的实施方式中，生成的泡沫的合适的平均泡沫直径的示例包括直径范围从1微米至少于500微米。 在包括纳米泡的实施方式中，生成的泡沫的合适的平均泡沫直径的示例包括直径范围小于约1微米，具有包括小于约500纳米的直径的特别合适的平均泡沫直径，和更特别适合平均泡沫直径包括小于约100纳米的直径。
在气液界面处的表面张力由被引导远离阴极60和电极62的表面的分子之间的吸引力产生，这是因为表面分子对水内分子的吸引大于它们对气体的分子的吸引。与此相反， 大部分的水分子在全部方向上被同样地吸引。因此，为了增加可能的相互作用能，表面张力会导致在电极表面处的分子进入大部分的液体。在其中产生气相纳米泡的实施方式中，容纳在纳米泡内的气体(即具有小于约1 微米直径泡沫)也被认为是在供给水中实质持续时间稳定，尽管他们的直径小。虽然不希望被理论束缚，人们认为在气/液界面处，在泡沫的弯曲表面接近分子尺寸时，水的表面张力下降。这降低了纳米泡消散失的自然趋势。此外，纳米泡气/液界面由于电压电位施加在膜58上而充电。电荷引起与表面张力相反的作用力，其还延缓或阻止纳米泡的消散。在界面处的类似电荷的存在降低视表面张力，在相反的方向上作用到表面的电荷排斥力由于表面张力而最小化。任何效果可能会由有利于气/液界面的额外充电材料的存在而增加。气/液界面的自然状态呈现阴性。具有低表面电荷密度和/或高极化(诸如Cl_， C10_，HO2-和02_)的其它离子还有利气/液界面，如水合电子一样。水基也更喜欢存在于这样的界面处。因此认为，存在于阴极液中的纳米泡(即水流动通过阴极室56)带负电，但在阳极液中的纳米泡(即水流动通过阳极室54)将拥有小电荷(抵消自然负电荷的过剩阳离子)。因此，阴极纳米泡在与阳极液混合时不太可能失去它们的电荷。此外，气体分子由于阴极上过剩电位有可能在纳米泡(如02_)内被充电，从而增加纳米泡的整体电荷。在带电纳米的气/液界面处的表面张力可以相对不带电荷的纳米泡降低，并且它们的尺寸稳定。这可以被定性认为当表面张力使表面最小化，而带电表面趋于膨胀以最小化相似电荷之间的排斥力。由于额外功率损耗超过电解所需，在电极表面处升高的温度，也可通过还原局部气体溶解度增加纳米泡的形成。由于同极性电荷之间排斥力与它们的分开距离的平方成反比地增加，当泡沫直径减小时具有增加的向外压力。电荷的效应将降低表面张力的效应，并且当表面电荷倾向于使其膨胀时，表面张力倾向于还原表面。因此，当相反作用力相等时达到平衡。例如，假设在泡沫(半径r)的内表面上的表面电荷密度是0(e7meter2)，向外压力(“P。ut”)，可以通过解Naviei^tokes方程而获得p。ut = φ2/20ε0(公式 1)其中D是泡沫(假定单位)的相对介电常数，“ ε。”是一个真空电容率(即 8. 854pF/meter) 0由于表面张力作用在气体上的向内压力("Pin")是Pin = 2g/r Pout(公式 2)其中“g”是表面张力(在25°C处0.07198焦耳/平方米)。因此，如果这些压力相等，泡沫半径是r = 0. 28792 ε 0/Φ2.(公式 3)因此，对于5纳米、10纳米、20纳米、50纳米和100纳米的泡沫直径，对于零的内部超压，例如，计算的电荷密度分别是0. 20，0. 14，0. 10，0. 06和0. 04e7nanometer2泡沫表面面积。使用电解池(例如，电解池18)可以很容易地得到这种电荷密度。当泡沫上整体电荷增加到电力2/3时，纳米泡半径增加。在平衡的这种情况下，在纳米泡表面处的液体的有效表面张力为零，而且在泡沫中带电气体的存在增加了稳定的纳米泡的尺寸。泡沫尺寸的进一步减少将不表明其将导致内部压力低于大气压力。 在电解池内的(例如，电解池18)各种情况下，纳米泡可以由于表面电荷而分为更
小的泡沫。例如，假设半径为“r”和总电荷为“q”的泡沫分为共享体积和电荷的两个泡沫
(半径r1/2 = r/21/3和电荷q1/2 = q/2)，而忽略泡沫之间的Coulomb相互作用，由于表面张
力(Δ&τ)和表面电荷(ΔΕ,)的能源变化计算得出 Δ Est = +2 (4 π y r1/22) ~4 π γ r2 = 4 π γ r2 (21/3~1)(公式 3) 和
权利要求
1.一种设备，包括容器，所述容器被构造成结合液体和至少一种化合物以提供处理液体，所述至少一种化合物被构造成增加所述液体的悬浮性能； 连接到所述容器的液体流动路径；液体分配器，所述液体分配器连接在所述液体流动路径中，并适于将所述处理液体分配至空间的表面或容积；电极，所述电极电连接至所述液体流动路径；和控制电路，所述控制电路适于在没有相应的返回电极的情况下通过被分配的所述处理液体在所述电极与所述空间的表面或容积之间生成交变电场。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一种化合物包括至少一种表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一种化合物包括至少一种液体活化材料。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一种液体活化材料包括选自以下组中的材料，所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。
5.根据权利要求1所述的设备，还包括贮液器，所述贮液器被构造成保持液体，所述贮液器在所述容器的上游位置处连接至所述液体流动路径。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述容器包括筒体，所述筒体被构造成可拆卸地结合所述液体流动路径。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括手持喷雾装置，并且其中所述液体分配器包括喷雾喷嘴。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备还包括 泵，所述泵连接至所述液体流动路径；和电源，所述电源电连接至所述控制电路。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括移动地板表面清洁器，所述清洁器包括至少一个轮，所述至少一个轮被构造成使所述清洁器在表面上移动； 泵，所述泵连接至所述液体流动路径；和马达，所述马达连接成驱动所述至少一个轮。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括贮液器，所述贮液器被构造成保持液体，所述贮液器在所述容器的上游位置处连接至所述液体流动路径。
11.一种方法，包括在设备内处理液体以增强所述液体的悬浮性能；从所述设备将处理的液体分配至空间的表面或容积，以便由所述处理的液体形成从所述设备至所述空间的表面或容积的导电路径；和在分配步骤期间，通过沿所述导电路径的液体生成从所述设备到所述空间的表面或容积的交变电场，其中所述电场足以杀灭来自所述空间的表面或位于容积内的至少一种微生物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述设备内处理液体的步骤包括 使液体与被构造成增加液体的悬浮性能的至少一种化合物结合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一种化合物包括悬浮添加剂，所述悬浮添加剂包括表面活性剂。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一种化合物包括液体活化材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述液体活化材料包括选自以下组中的材料， 所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤从所述设备的贮液器将所述液体应给所述设备的保持所述至少一种化合物的容器。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤 将所述容器结合至所述设备的液体流动路径。
18.根据权利要求11所述的方法，其中在所述设备内处理液体的步骤包括 改变所述液体的氧化还原电位。
19.根据权利要求18所述的方法，其中改变所述液体的氧化还原电位的步骤包括 在所述设备的至少一个电解池内电化学活化所述液体。
20.根据权利要求18所述的方法，其中改变所述液体的氧化还原电位的步骤包括 使所述液体与至少一种液体活化材料结合。
21.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤使来自所述表面的至少一种微生物悬浮在处理的液体中。
22.根据权利要求11所述的方法，其中在分配步骤期间，保持从所述设备的喷嘴出口至所述空间的表面或容积的距离为0至10英寸。
23.一种方法，包括以下步骤在设备内处理液体以改变液体的氧化还原电位；从所述设备将处理的液体分配至空间的表面或容积，以便由所述处理的液体形成从所述设备至所述空间的表面或容积的导电路径；和在分配步骤期间，通过沿所述导电路径的液体生成从所述设备到所述空间的表面或容积的交变电场，其中所述电场足以杀灭来自所述空间的表面或位于容积内的至少一种微生物。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述设备内处理液体的步骤包括 使所述液体与被构造成改变所述液体的氧化还原电位的至少一种化合物结合。
25.根据权利要求M所述的方法，其中所述至少一种化合物包括液体活化材料。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述液体活化材料包括选自以下组中的材料， 所述组由沸石、离子交换树脂、和所述沸石和所述离子交换树脂的组合构成。
27.根据权利要求23所述的方法，还包括以下步骤从所述设备的贮液器将所述液体应给所述设备的保持所述至少一种化合物的容器。
28.根据权利要求23所述的方法，其中在设备内处理液体的步骤包括 在所述设备的至少一个电解池内电化学活化所述液体。
29.根据权利要求23所述的方法，还包括以下步骤使来自所述表面的至少一种微生物悬浮在处理的液体内。
30.根据权利要求23所述的方法，其中在分配步骤期间，保持从所述设备的喷嘴出口至所述空间的表面或容积的距离为0至10英寸。
全文摘要
提供一种设备(10、50、80、300、500、1200、1300、1400、1500、1700、1810)和方法。该方法包括例如在设备内处理液体以增强液体的悬浮性能；从设备将处理的液体(250、302、306、308、1414、1504、1917)分配至空间的表面或容积(252、304、1506)以便通过处理液体形成从设备到空间的表面或容积的导电通路。在分配步骤期间，通过沿导电通路的液体形成从设备到空间的表面或容积的交变的电场(E)，其中电场足以杀灭来自空间的表面或位于容积内的至少一种微生物(256)。
文档编号A61L2/03GK102256630SQ200980151257
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月16日 优先权日2008年12月17日
发明者布鲁斯·F·菲尔德, 托马斯·R·丹尼逊 申请人:坦南特公司