ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Это раскрытие относится к выработкам пузырьков и пен, содержащих пузырьки, в частности к выработкам пузырьков посредством вырабатывания газа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Пена обычно образуется путем задерживания большого числа газовых пузырьков в жидкости и широко применяется в повседневной жизни людей, например при бритье, чистке поверхностей и т.д.
Обычно пузырьки вырабатывают и потом подвергают процессу активации поверхности, который снижает поверхностное натяжение жидкости так, чтобы предотвращать разрушение пузырьков.
Один популярный способ вырабатывания пузырьков называется механическим шурованием. Более конкретно, воздух и жидкость перемешивают путем механического шурования, вырабатывая пузырьки. Другие способы включают в себя прокачивание газа, нагрев и др.
Однако вышеуказанные способы вырабатывания пузырьков, чтобы вырабатывать пены, обычно бывают для промышленных приложений и имеют свои собственные недостатки, такие как высокая стоимость, высокая сложность и низкая регулируемость.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
По сравнению с жидкостью без пузырьков внутри, пену легче намазывать и она имеет лучшую проникающую способность. Различие в проникающей способности изображено на фиг. 1а и 1b. Ссылаясь на фиг. 1, поверхностное натяжение жидкости удерживает молекулы вместе, образуя большие капли 10, что ограничивает полную площадь контакта между жидкостью и поверхностью 12 и ограничивает поглощение 14 в поверхность 12. Флотационная способность воды также снижает длительность контакта между каплей 10 и поверхностью 12. Ссылаясь на фиг. 1b, пена 16, состоящая из некоторого числа пузырьков 18, с большей площадью контакта и относительно меньшей флотационной способностью пены 16 обеспечивает большее время контакта между пеной 16 и поверхностью 12. Кроме того, пена 16 обычно имеет меньшее поверхностное натяжение, чем таковое больших капель, вследствие чего также достигается более глубокое и более быстрое проникновение 14' в поверхность 12, что резко повышает содержание влаги.
Однако характеристики газа в пузырьках, такие как количество газа в каждом пузырьке и тип газа в пузырьках, обеспеченные вышеуказанными решениями, являются постоянными. Поэтому пользователь не мог легко приспосабливать устройство для вырабатывания пузырьков с различными контролируемыми характеристиками газа, чтобы удовлетворять различным потребностям. Например, количество газа в каждом пузырьке может влиять на мелкоразмерность пузырьков пены, тогда как тип газа в пузырьках тесно связан с возможным применением пены.
Чтобы лучше решить одну или несколько из этих проблем, было бы выгодно иметь технологию вырабатывания пузырьков, которая является регулируемой по характеристике газа, например, согласно типу газа и/или практическому применению пузырьков, которое связано с типом газа. Было бы выгодно также иметь малоразмерное малошумное устройство для вырабатывания пузырьков и пен.
В первом аспекте этого изобретения обеспечено устройство для вырабатывания пузырьков, содержащее:
- первый блок, выполненный с возможностью определять по меньшей мере одну характеристику газа в пузырьках;
- второй блок, выполненный с возможностью вырабатывать пузырьки, содержащий:
- электролизер, выполненный с возможностью проводить электролиз электролита, чтобы вырабатывать газ в электролите, тем самым вырабатывая пузырьки;
- контроллер, выполненный с возможностью контролировать второй блок, чтобы вырабатывать пузырьки согласно по меньшей мере одной характеристике газа.
Согласно этому аспекту контроллер регулирует вырабатывание пузырьков согласно характеристике газа в пузырьках и, таким образом, вырабатывание пузырьков является регулируемым в отношении газа в пузырьках на основании практических требований к газу и является более гибким. Кроме того, электролизер обычно имеет небольшой размер и не будет производить много шума. Поэтому данное устройство является более удобным для пользователя.
В предпочтительном варианте осуществления электролизер содержит:
источник постоянного электрического тока;
по меньшей мере два анода с разными признаками и/или по меньшей мере два катода с разными признаками, которые присоединены к этому источник постоянного электрического тока;
контроллер, дополнительно выполненный с возможностью выбирать для электролиза электролита по меньшей мере один упомянутый анод и/или по меньшей мере один упомянутый катод согласно характеристике газа.
В этом варианте осуществления электроды с разными признаками обеспечиваются для выбора, чтобы обеспечивать требуемую характеристику газа. Так как электроды электролизера являются маленькими, данное устройство может быть небольших размеров, чтобы содержать различные электроды для обеспечения разнообразия характеристик газа.
В другом предпочтительном варианте осуществления электролизер содержит по меньшей мере два из инертного анода, активного металлического анода и анода с емкостью двойного электрического слоя, и/или
электролизер содержит по меньшей мере два из инертного катода, металлического катода и катода с емкостью двойного электрического слоя;
первый блок в качестве характеристики газа определяет, на каком одном или нескольких электродах должен вырабатываться.
В этом варианте осуществления инертные электроды могут вырабатывать газ, тогда как активный металлический анод и электрод с емкостью двойного электрического слоя не будут вырабатывать газ. Таким образом, является регулируемым то, на каком одном или нескольких электродах должен вырабатываться газ.
Пользователю могут требоваться пузырьки с различной мелкоразмерностью для разных применений соответственно, например пузырьки, применяемые при пенной флотации предпочтительно имеют диаметр 1 мм, с большим диаметром чем 0,1 мм применяются в чистке. Чтобы обеспечить разную мелкоразмерность, устройство должно быть регулируемым, чтобы обеспечивать разное количество газа в каждом пузырьке. Чтобы решить это в другом предпочтительном варианте осуществления, электролизер содержит по меньшей мере два анода с разными размерами и/или формами и/или по меньшей мере два катода с разными размерами и/или формами.
Первый элемент в качестве характеристики газа определяет количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, а
контроллер дополнительно выполнен с возможностью выбирать по меньшей мере один упомянутый анод и/или по меньшей мере один упомянутый катод согласно характеристике газа.
Чтобы обеспечить разную мелкоразмерность пузырьков, в другом предпочтительном варианте осуществления первый блок в качестве характеристики газа определяет количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, а
контроллер дополнительно выполнен с возможностью регулировать ток и/или напряжение, используемые электролизером для электролиза, согласно характеристикам газа.
В этих двух вариантах осуществления разная мелкоразмерность пузырьков может быть обеспечена с помощью устройства, удовлетворяющего разным требованиям, и поэтому применимость этого устройства является очень широкой.
В предпочтительном варианте осуществления это устройство вырабатывает пены из пузырьков, и в электролит добавляют поверхностно-активное вещество. В этом варианте осуществления, так как пузырьки вырабатываются регулируемым образом, пены также вырабатываются регулируемым образом.
В предпочтительном варианте осуществления это устройство вырабатывает пены из пузырьков, первый элемент выполнен с возможностью определять количество пены, а второй элемент дополнительно содержит:
- блок, выполненный с возможностью обеспечивать пузырьки с поверхностной активностью, содержащий, по меньшей мере, одно из:
раздатчика, выполненного с возможностью раздавать поверхностно-активные вещества в электролит, а контроллер регулирует тип и/или концентрацию поверхностно-активного вещества согласно количеству пены; или
источника излучения в средней инфракрасной области спектра, выполненного с возможностью генерировать излучение в средней инфракрасной области спектра на пузырьки, а контроллер регулирует длительность и/или интенсивность приложения излучения этого источника согласно количеству пены; или
магнитного модуля, выполненного с возможностью создавать магнитное поле для пузырьков, а контроллер регулирует длительность и/или интенсивность приложения магнитного поля этого магнитного модуля согласно количеству пены.
В этих вариантах осуществления, так как пузырьки вырабатываются регулируемым образом в отношении газа в пузырьках, пены также вырабатываются регулируемым образом в отношении газа в пенах. Кроме того, количество пен также может быть регулируемым, и таким образом это устройство является более гибким.
Пользователь может предпочитать иметь разные типы газа в пузырьках для разных применений. Например, при дезинфекции предпочтительны пузырьки, обогащенные озоном (О3); тогда как при уходе за кожей требуются пузырьки, обогащенные кислородом (О2). Таким образом, это было бы выгодно для устройства, регулируемого в вырабатывании пузырьков в отношении типа газа в пузырьке и/или применения пузырьков.
Чтобы решить это в предпочтительном варианте осуществления тип газа может быть регулируемым с помощью тока и/или напряжения электролиза. Более конкретно, первый блок в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение, а контроллер дополнительно выполнен с возможностью регулировать напряжение, используемое электролизером для электролиза, согласно характеристике газа.
В другом предпочтительном варианте осуществления первый блок в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, второй блок дополнительно содержит источник электролита с по меньшей мере двумя типами электролита, а контроллер регулирует источник электролита, чтобы обеспечить по меньшей мере один упомянутый электролит согласно характеристике газа.
В этом варианте осуществления устройство может обеспечивать пузырьки с регулируемыми разными типами газа и для разного применения, и таким образом применимость устройства является очень широкой.
В предпочтительном варианте осуществления источник электролита содержит:
- по меньшей мере один выделяющий катионы модуль, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип катионов;
- по меньшей мере один выделяющий анионы элемент, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип анионов;
контроллер, выполненный с возможностью:
определять тип катиона для выделения и/или тип аниона для выделения согласно характеристике газа; и
выбирать и управлять по меньшей мере одним упомянутым, выделяющим катионы модулем и/или по меньшей мере одним упомянутым выделяющим анионы модулем согласно определенным типам катионов и/или анионов.
В этом варианте осуществления, так как ионы в электролите подвергают электролизу, чтобы вырабатывать газ, устройство выбирает надлежащие катионы и анионы соответственно в зависимости от типа газа для определенного применения. Поэтому применимость устройства является очень широкой.
В другом предпочтительном варианте осуществления выделяющий катионы модуль содержит первый контейнер для содержания первого раствора, содержащего первый тип катиона, где первый контейнер имеет слой катионной мембраны для отделения первого раствора от электролита,
контроллер выполнен с возможностью прикладывать положительное напряжение к первому раствору, так что упомянутый первый тип катиона выделяется в электролит через катионную мембрану; и/или
выделяющий анионы модуль содержит второй контейнер для содержания второго раствора, содержащего второй тип аниона, второй контейнер имеет слой анионной мембраны для отделения второго раствора от электролита,
контроллер выполнен с возможностью прикладывать отрицательное напряжение ко второму раствору, так что упомянутый второй тип анионов выделяется в электролит через анионную мембрану.
Этот вариант осуществления обеспечивает конкретные исполнения для выделяющего катионы модуля и выделяющего анионы модуля.
В другом предпочтительном варианте осуществления, в котором выделяющий катионы модуль содержит полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель, сохраняющий катион и выполненный с возможностью погружения в раствор,
контроллер (14) выполнен с возможностью проводить электролиз воды в растворе и образовывать ионы Н+, которые входят в полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель и вымещают упомянутый тип катионов из полимера и/или геля в раствор;
и/или
выделяющий анионы модуль содержит полимер, связанный в комплекс с анионом, и/или гель, сохраняющий анион и выполненный с возможностью погружения в раствор,
контроллер выполнен с возможностью проводить электролиз воды в растворе и образовывать ионы ОН-, которые входят в анион-комплексующие полимеры и/или гели и вымещают упомянутый тип аниона из полимеров и/или гелей в раствор.
Этот вариант осуществления обеспечивает другие конкретные исполнения для выделяющего катионы модуля и выделяющего анионы модуля. Данные полимеры и/или гели являются легко заменяемыми и экономичными.
В некоторых случаях продукт электролиза может реагировать с некоторым химическим веществом, образуя газ, например Н+ может реагировать с карбонатом кальция (СаСО3) с образованием диоксида углерода (СО2). В предпочтительном варианте осуществления первый блок в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, а второй элемент дополнительно содержит:
- блок добавления химического вещества, выполненный с возможностью добавлять по меньшей мере два вида химических веществ в электролит, каждый из которых реагирует с продуктом электролиза электролита с вырабатыванием газа;
а контроллер дополнительно выполнен с возможностью регулировать блок добавления химического вещества, чтобы добавлять по меньшей мере одно упомянутое химическое вещество согласно характеристике газа.
Этот вариант осуществления имеет широкую применимость.
В предпочтительном варианте осуществления первый блок содержит по меньшей мере одно из:
- интерфейса пользователя, выполненного с возможностью принимать характеристику газа от пользователя;
- машинно-машинного интерфейса, выполненного с возможностью принимать характеристику газа от устройства, приспособленного использовать пузырьки.
В одном варианте осуществления данное устройство может быть регулируемым непосредственно пользователем через интерфейс пользователя. В другом варианте осуществления данное устройство может быть присоединенным и регулируемым через машинно-машинный интерфейс с помощью устройства, приспособленного использовать пузырьки, такого как стиральная машина или посудомоечная машина. Машинно-машинный интерфейс может быть унифицированным для множества домашних приспособлений, и поэтому данное устройство может быть универсальным для обеспечения этих приспособлений надлежащими пузырьками.
Поскольку поверхностное натяжение жидкости будет разрушать пузырьки во избежание образования пен, для того, чтобы накапливать пузырьки для вырабатывания пен, применен способ активации поверхности при вырабатывании пены, который может снижать поверхностное натяжение воды, чтобы поддерживать стабильность пузырька, посредством чего формируется пена путем накопления пузырьков.
Во втором аспекте данного изобретения обеспечен способ вырабатывания пузырьков, и данный способ выполняют с помощью устройства согласно первому аспекту данного изобретения. Например, данный способ содержит этапы:
- определения по меньшей мере одной характеристики газа в пузырьках;
- электролиза электролита, чтобы выработать газ в электролите и тем самым выработать пузырьки согласно по меньшей мере одной характеристике газа.
Эти и другие признаки настоящего изобретения будут подробно описаны в части для вариантов осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут понятны путем прочтения последующего описания неограничивающих вариантов осуществления с помощью приложенных чертежей.
Фиг. 1а схематично показывает поглощение больших капель в поверхность.
Фиг. 1b схематично показывает поглощение пен в поверхность.
Фиг. 2 показывает блок-схему устройства согласно одному варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 3 показывает схематичный вид второго блока с разными анодами и катодами.
Фиг. 4 показывает работу второго блока с одним инертным анодом и одним инертным катодом.
Фиг. 5 показывает работу второго блока с одним активным металлическим анодом и одним катодом.
Фиг. 6а показывает работу второго блока с одним инертным катодом и одним анодом с емкостью двойного электрического слоя.
Фиг. 6b показывает работу второго блока с одним инертным анодом и одним катодом с емкостью двойного электрического слоя.
Фиг. 7 показывает схематичный вид одного выделяющего катионы модуля согласно одному варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 8 показывает схематичный вид одного выделяющего анионы модуля согласно одному варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 9 показывает работу второго блока согласно другому варианту осуществления данного изобретения.
В отношении чего одинаковые или подобные численные обозначения относятся к одинаковым или подобным компонентам/модулям.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 2 показывает блок-схему устройства согласно варианту осуществления данного изобретения. Устройство 1 для вырабатывания пузырьков содержит:
- первый блок 10, выполненный с возможностью определять по меньшей мере одну характеристику газа в пузырьках;
- второй блок 12, выполненный с возможностью вырабатывать пузырьки, содержащий:
- электролизер 120, выполненный с возможностью проводить электролиз электролита, чтобы выработать газ в электролите, тем самым вырабатывая пузырьки;
- контроллер 14, выполненный с возможностью регулировать второй блок 12, чтобы вырабатывать пузырьки согласно по меньшей мере одной характеристике газа.
Что касается аспекта способа, данный вариант осуществления изобретения обеспечивает способ генерации пузырьков, и данный способ выполняют с помощью устройства 1. Более конкретно, данный способ содержит этапы:
- определения по меньшей мере одной характеристики газа в пузырьках;
- электролиза электролита, чтобы вырабатывать газ в электролите, тем самым вырабатывая пузырьки согласно характеристике пузырьков.
В одном варианте осуществления пузырьки с разными характеристиками газа вырабатывают, используя разные электроды.
Фиг. 3 показывает схематичный вид электролизера 120. Электролизер 120 содержит:
источник постоянного электрического тока 30;
по меньшей мере два анода 32, 32' с разными признаками и/или по меньшей мере два катода 34, 34' с разными признаками, которые присоединены к этому источнику постоянного тока 30.
Контроллер 14 дополнительно выполнен с возможностью выбирать для электролиза электролита 38 по меньшей мере один анод и/или по меньшей мере один катод согласно характеристике газа.
Предпочтительно, между анодами и катодами могла бы находиться мембрана 36 для разделения катионов и анионов.
В одном варианте осуществления первый блок 10 в качестве характеристики газа определяет, на каком одном или нескольких электродах должен вырабатываться газ,
электролизер 120 содержит по меньшей мере два из инертного анода 32, активного металлического анода 32' и анода с емкостью двойного электрического слоя, и/или
электролизер содержит инертный катод 34, металлический катод 34' и катод с емкостью двойного электрического слоя.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 4, контроллер 14 подает электричество через один инертный анод 32 и один инертный катод 34 или металлический катод 34'. Газ G1 вырабатывается на аноде 32, и газ G2 вырабатывается на катоде 34. В одном примере нейтральная вода используется в качестве электролита, а газ G1 представляет собой кислород О2, а газ G2 представляет собой водород Н2. Уравнение электролиза на аноде следующее:
А уравнение электролиза на катоде следующее:
В этом примере воду добавляют с поверхностно-активным веществом, таким образом пена, обогащенная О2, образуется из пузырьков на поверхности воды на аноде 32, и пена, обогащенная Н2, образуется из пузырьков на поверхности воды на катоде 34. В одном варианте осуществления данное устройство дополнительно содержит сепаратор 36 между анодом 32 и катодом 34, чтобы предотвратить смешивание двух пен. Если пены требуется смешивать, сепаратор 36 может быть удален.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 5, контроллер 14 подает электричество через один активный металлический анод 32' и один инертный катод 34 или один металлический катод 34'. Газ G2 может быть выработан на катоде. На аноде активный металл будет терять электрон и выделять ионы металла. Таким образом, нет вырабатывания газа на аноде 32'. Активный металл должен быть более активным, чем водород. Согласно химической активности K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe(>Н)>Cu>Pt>Au. Таким образом, может быть использован активный металлический анод, сделанный из Al, Zn или Fe. Электролит, наполняющий контейнер, может быть водой или раствором кислоты. Например, при использовании Fe в качестве электрода, электролит имеет кислотность, а электролиз вырабатывал бы только газообразный Н2 на катоде 34, тогда как Fe3+ вырабатывался бы на аноде 32'.
Уравнение электролиза на аноде следующее:
А уравнение электролиза на катоде следующее:
В третьем варианте осуществления анод и катод представляют собой материал, который имеет свойство емкости двойного электрического слоя, такой как активированный уголь. Как показано на фиг. 6а, контроллер 14 подает электричество через один инертный анод 32 и катод 34'' с емкостью двойного электрического слоя. Катод 34'' с емкостью двойного электрического слоя будет поглощать ионы в воде, поэтому реакция, в которой должен был быть выработан газ на катоде, была бы остановлена. На фиг. 6а только газ G1 мог бы быть выработан на аноде 32. В другом варианте осуществления контроллер 14 подает электричество через один анод 32'' с емкостью двойного электрического слоя и один инертный катод 34 или металлический катод 34'. В этом варианте осуществления только газ G2 будет вырабатываться на катоде, как показано на фиг. 6b.
В другом варианте осуществления электролизер 120 содержит по меньшей мере два анода разного размера и/или формы и/или по меньшей мере два катода разного размера и/или формы, первый блок в качестве характеристики газа определяет количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, а контроллер дополнительно выполнен с возможностью выбирать по меньшей мере один упомянутый анод и/или по меньшей мере один упомянутый катод согласно характеристике газа. Формы электродов могут быть игольчатыми или пластинчатыми. Электроды разного размера и/или формы могли бы вырабатывать пузырьки разной мелкоразмерности, а именно обеспечивать разное количество газа в пузырьках. А это, в свою очередь, образует пены с разной мелкоразмерностью. Контроллер 14 выбирает анод и/или катод с надлежащим размером и/или формой, и пузырьки с определенной мелкоразмерностью могут быть выработаны на аноде и/или катоде.
Что касается аспекта способа, соответствующего вышеописанному техническому решению, характеристика газа содержит количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, этап генерации дополнительно содержит: выбор для электролиза электролита по меньшей мере одного анода из по меньшей мере двух анодов разного размера и/или формы и/или по меньшей мере одного катода из по меньшей мере двух катодов разного размера и/или формы согласно характеристике газа.
В одном варианте осуществления изобретения первый блок 10 определяет количество газа в каждом пузырьке и/или размер пузырьков как характеристика газа, а контроллер 14 дополнительно выполнен с возможностью регулировать ток и/или напряжение, используемые электролизером 120 для электролиза, согласно характеристике газа. Эксперименты показали, что: при заданной одинаковой площади электродов, чем выше амплитуда тока, тем меньше диаметр пузырька (Guohua Chen, Separation and Purification Technology, Volume 38, Issue 1, 15 July 2004, Pages 11-41). Поэтому путем регулирования тока и/или напряжения устройство может вырабатывать пузырьки с требуемым количеством газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерностью пузырьков.
В одном варианте осуществления изобретения устройство используется для вырабатывания пен. Первый блок 10 определяет количество пены, образованной из пузырьков, а второй блок 12 дополнительно содержит:
- блок, выполненный с возможностью обеспечивать пузырьки с поверхностной активностью, содержащий по меньшей мере одно из:
раздатчика, выполненного с возможностью раздавать поверхностно-активные вещества в электролит, а контроллер 14 регулирует тип и/или концентрацию поверхностно-активного вещества согласно количеству пены; или
источника излучения в средней инфракрасной области спектра, выполненного с возможностью генерировать излучение средней инфракрасной области спектра на пузырьки, а контроллер 14 регулирует длительность и/или интенсивность приложения излучения этого источника согласно количеству пены; или
магнитного модуля, выполненного с возможностью создавать магнитное поле для пузырьков, а контроллер 14 регулирует длительность и/или интенсивность приложения магнитного поля этого магнитного модуля согласно количеству пены.
В этом варианте осуществления количество пены может быть контролируемым, таким образом, устройство имеет широкую область применения.
Следующее описание будет разъяснять вырабатывание разных типов газов в пузырьках для разного применения в устройстве.
В одном варианте осуществления это разнообразие выполняется с помощью разного напряжения электролизера 120. Первый блок 10 в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, а контроллер 14 дополнительно выполнен с возможностью регулировать напряжение, используемое электролизером 120 для электролиза, согласно характеристике газа. Например, как показано на фиг. 3, в одном случае, при применении для ухода за кожей это устройство используют, чтобы выработать обогащенные кислородом О2 пузырьки. Первый блок 10 определяет это применение и/или тип газа и регулирует электролизер 120 так, чтобы использовать нормальное напряжение, которое подходит для вырабатывания кислорода. В другом случае, при использовании для дезинфекции, это устройство используют, чтобы вырабатывать обогащенные озоном О3 пузырьки. Первый блок 10 определяет это применение и/или тип газа и регулирует электролизер 120 так, чтобы использовать увеличенное напряжение, которое подходит для вырабатывания озона.
В другом варианте осуществления это разнообразие выполняют с помощью электролиза разных электролитов. Первый блок 10 в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, второй блок 12 дополнительно содержит источник электролита с по меньшей мере двумя типами электролитов, а контроллер 14 регулирует источник электролита, чтобы обеспечивать по меньшей мере один упомянутый электролит согласно характеристике газа. Например, при применении для дезинфекции это устройство используют, чтобы вырабатывать обогащенные хлором Сl2 пузырьки. Тогда контроллер 14 регулирует источник электролита, чтобы обеспечивать раствор хлорида, такой как NaCl, в качестве электролита. Хлор Сl2 будет вырабатываться на аноде. А при применении для ухода за кожей это устройство используют, чтобы вырабатывать обогащенные кислородом О2 пузырьки. Тогда контроллер 14 регулирует источник электролита, чтобы обеспечивать чистую воду в качестве электролита. Кислород О2 будет выделяться на аноде.
В качестве источника электролита в одном варианте осуществления устройство могло бы содержать:
бак для содержания чистой воды; и
по меньшей мере один блок, причем каждый блок выполнен с возможностью содержать соответствующую соль, такую как хлорид, и добавлять эту соль в воду в этом баке.
Контроллер 14 выбирает и управляет по меньшей мере одним блоком, чтобы добавлять или не добавлять соли в воду согласно типам газа и/или применению пузырьков, чтобы обеспечивать чистую воду или раствор соли.
В другом, более регулируемом и гибком варианте осуществления источник электролита содержит:
- по меньшей мере один выделяющий катионы модуль, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип катионов;
- по меньшей мере один выделяющий анионы модуль, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип анионов;
контроллер выполнен с возможностью:
определять тип катиона для выделения и/или тип аниона для выделения согласно характеристике газа; и
выбирать и управлять по меньшей мере одним упомянутым, выделяющим катионы модулем и/или по меньшей мере одним упомянутым выделяющим анионы модулем согласно определенным типам катионов и/или анионов.
Что касается выделяющего катионы модуля, в одном конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 7, выделяющий катионы модуль содержит первый контейнер 7 для содержания первого раствора, содержащего тип катионов Аm+, и первый контейнер 7, например, погружен в электролит 38. Первый контейнер 7 имеет слой 70 из катионной мембраны для отделения первого раствора от электролита 38, и выделяющий катионы модуль содержит анод 72 с одним концом, погруженным в первый раствор, и другим концом, соединенным с контроллером 14, который выполнен с возможностью подавать положительное напряжение в первом растворе, так что упомянутые катионы Аm+ выделяются в электролит 38 через катионную мембрану 72. Когда катионы Аm+ выходят из первого раствора, катионы Н+ вырабатываются вокруг анода 72, таким образом поддерживается электронейтральность в первом растворе.
Аналогично, что касается выделяющего анионы модуля, в одном конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 8, выделяющий анионы модуль содержит второй контейнер 8 для содержания второго раствора, содержащего тип анионов Вn-, и второй контейнер 4, например, погружен в электролит 38. Второй контейнер 4 имеет слой 80 из анионной мембраны для отделения второго раствора от электролита 38, и выделяющий анионы модуль содержит катод 82 с одним концом, погруженным во второй раствор, и другим концом, соединенным с контроллером 14, который выполнен с возможностью подавать отрицательное напряжение во втором растворе, так что упомянутые анионы Вn- выделяются в электролит 38 через анионную мембрану 82. Когда анионы Вn- выходят из второго раствора, анионы ОН- образуются вокруг катода 82, таким образом поддерживается электронейтральность во втором растворе.
Существуют другие альтернативные варианты осуществления для выделяющего катионы модуля. В одном примере материалы, такие как полимер, гель, которые могут выделять катионы при электрическом регулировании, могут быть использованы в качестве выделяющего катионы модуля. Более конкретно, полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель, сохраняющий катион, погружен в электролит, а контроллер 14 выполнен с возможностью проводить электролиз воды в электролите и вырабатывать катионы Н+. Катионы Н+ проникают в полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель и вымещают сохраненные катионы из полимера и/или геля под действием электрического поля, и сохраненные катионы входят в электролит под действием электрического поля.
Аналогично, существуют другие альтернативные варианты осуществления для выделяющего анионы модуля. В одном примере материалы, такие как полимер, гель, которые могут выделять анионы при электрическом регулировании, могли бы быть использованы в качестве выделяющего анионы модуля. Более конкретно, полимер, связанный в комплекс с анионом, и/или гель, сохраняющий анион, погружен в электролит, а контроллер 14 выполнен с возможностью проводить электролиз воды в электролите и вырабатывать анионы ОН-. Анионы ОН- проникают в полимер, связанный в комплекс с анионом, и/или гель и вымещают сохраненные анионы из полимера и/или геля под действием электрического поля, и сохраненные анионы входят в электролит под действием электрического поля.
Что касается аспекта способа, соответствующего вышеуказанному техническому решению, этап определения в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, способ дополнительно содержит этап перед этапом электролиза: обеспечения по меньшей мере одного электролита из по меньшей мере двух видов электролита согласно характеристике газа.
В вышеописанном варианте осуществления газ является прямым продуктом электролиза электролита. В другом варианте осуществления газ вырабатывается при реакции между продуктом электролиза и некоторым химическим веществом. В этом варианте осуществления первый блок 10 в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, а второй блок 12 дополнительно содержит:
- блок добавления химического вещества, выполненный с возможностью добавлять по меньшей мере два вида химических веществ в электролит, каждый из которых реагирует с продуктом электролиза электролита с вырабатыванием газа;
а контроллер 14 дополнительно выполненный с возможностью регулировать блок добавления химического вещества, чтобы добавлять по меньшей мере одно упомянутое химическое вещество согласно характеристике газа.
В примере, показанном на фиг. 9, чтобы вырабатывать некоторое количество диоксида углерода СО2, блок добавления химического вещества добавляет некоторое количество карбоната кальция СаСО3 в электролит вблизи анода 32. На аноде 32, аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 3, вырабатывается не только кислород, но также Н+ в качестве продукта электролиза, и катионы Н+ реагируют с карбонатом кальция СаСО3, чтобы выработать диоксид углерода СО2.
Что касается первого блока 10, он может иметь разные варианты исполнения. В одном варианте осуществления первый блок 10 содержит интерфейс пользователя, выполненный с возможностью принимать характеристику газа от пользователя. Например, пользователь может выбирать тип газа и/или применение путем нажатия кнопок на панели устройства. В другом варианте осуществления первый блок 10 содержит машинно-машинный интерфейс, выполненный с возможностью принимать характеристику от устройства, приспособленного использовать пузырьки, такого как стиральная машина.
Контроллер 14 может быть исполнен с помощью микроконтроллера. Инструкции для контроллера 14, чтобы регулировать второй блок 12 согласно характеристике газа, такие как разный выбор электродов согласно разному количеству газа в пузырьке или разная амплитуда напряжения согласно разным типам газа, могут быть заранее сохранены или загружены в памяти и подгружаться посредством микроконтроллера. Специалисты в данной области техники могли бы понять и выполнить модификации к раскрытым вариантам осуществления путем изучения данного описания, чертежей и формулы изобретения. Все такие модификации, которые не отклоняются от сущности данного изобретения, предполагаются включенными в объем формулы изобретения.
Термин "содержащий" не исключает присутствия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения или в описании. Единственное число не исключает присутствия множества элементов. В практическом исполнении настоящего изобретения несколько технических признаков в формуле изобретения могут осуществлены посредством одного компонента. В формуле изобретения любые численные обозначения, помещенные между скобками, не следует рассматривать как ограничивающие формулу изобретения.
Изобретение относится к получению пузырьков и пен, содержащих пузырьки. Устройство содержит: первый блок, выполненный с возможностью определять по меньшей мере одну характеристику газа в пузырьках; второй блок, выполненный с возможностью вырабатывать пузырьки, содержащий: электролизер, выполненный с возможностью проводить электролиз электролита, чтобы вырабатывать газ в электролите, тем самым вырабатывая пузырьки; контроллер выполнен с возможностью регулировать второй блок, чтобы вырабатывать пузырьки согласно по меньшей мере одной характеристике газа. Изобретение позволяет регулировать характеристику газа в пузырьке на основе практических требований к газу, а также снизить уровень шума и габариты устройства для вырабатывания пузырьков и пен. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.
1. Устройство для вырабатывания пузырьков, содержащее:
- первый блок (10), выполненный с возможностью определять по меньшей мере одну характеристику газа в пузырьках;
- второй блок (12), выполненный с возможностью вырабатывать пузырьки, содержащий:
- электролизер (120), выполненный с возможностью проводить электролиз электролита, чтобы вырабатывать газ в электролите, тем самым вырабатывая пузырьки;
- контроллер (14), выполненный с возможностью регулировать второй блок, чтобы вырабатывать пузырьки согласно упомянутой по меньшей мере одной характеристике газа,
причем первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков,
второй блок (12) дополнительно содержит источник электролита с по меньшей мере двумя типами электролита, а
контроллер (14) регулирует источник электролита, чтобы обеспечить по меньшей мере один упомянутый электролит согласно характеристике газа.
2. Устройство по п. 1, причем электролизер (120) содержит:
источник постоянного электрического тока (30);
по меньшей мере два анода (32) с разными признаками и по меньшей мере два катода (34) с разными признаками, которые присоединены к электрическому источнику постоянного тока (30);
контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью выбирать для электролиза электролита по меньшей мере один упомянутый анод (30) и/или по меньшей мере один упомянутый катод (34) согласно характеристике газа.
3. Устройство по п. 2, причем электролизер (120) содержит по меньшей мере два из инертного анода, активного металлического анода и анода с емкостью двойного электрического слоя, выполненного из активированного угля, и/или электролизер (120) содержит по меньшей мере два из инертного катода,
металлического катода и катода с емкостью двойного электрического слоя выполненного из активированного угля;
первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет, на каком одном или более электродах должен вырабатываться газ;
второй блок (12) дополнительно содержит сепаратор (36) между анодами и катодами, чтобы избежать смешения пузырьков, выработанных на анодах (32) и катодах (34).
4. Устройство по п. 2, причем электролизер (120) содержит по меньшей мере два анода с разными размерами и/или формами и/или по меньшей мере два катода с разными размерами и/или формами,
первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, а
контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью выбирать по меньшей мере один упомянутый анод и/или по меньшей мере один упомянутый катод согласно характеристике газа.
5. Устройство по п. 1, причем первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет количество газа в каждом пузырьке и/или мелкоразмерность пузырьков, а контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью регулировать ток и/или напряжение, используемые электролизером (120) для электролиза, согласно характеристике газа.
6. Устройство по п. 1, причем устройство дополнительно используется для вырабатывания пен из пузырьков, а в электролит добавлено поверхностно-активное вещество, или
первый блок дополнительно выполнен с возможностью определять количество пены, а второй блок (12) дополнительно содержит:
- блок, выполненный с возможностью обеспечивать пузырьки с поверхностной активностью, содержащий по меньшей мере одно из:
раздатчика, выполненного с возможностью раздавать поверхностно-активные вещества в электролит, а контроллер регулирует тип и/или концентрацию поверхностно-активного вещества согласно количеству пены; или
источника излучения в средней инфракрасной области спектра, выполненного с возможностью генерировать излучение в средней инфракрасной области спектра на пузырьки, а контроллер регулирует длительность и/или интенсивность приложения излучения источника согласно количеству пены; или
магнитного модуля, выполненного с возможностью создавать магнитное поле для пузырьков, а контроллер регулирует длительность и/или интенсивность приложения магнитного поля магнитного модуля согласно количеству пены.
7. Устройство по п. 1, причем первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, а контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью регулировать напряжение, используемое электролизером (120) для электролиза, согласно характеристике газа.
8. Устройство по п. 1, причем источник электролита содержит:
- по меньшей мере один выделяющий катионы модуль, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип катионов;
- по меньшей мере один выделяющий анионы модуль, каждый из которых выполнен с возможностью выделять по меньшей мере один тип анионов;
контроллер выполнен с возможностью:
определять тип катиона для выделения и/или тип аниона для выделения согласно характеристике газа; и
выбирать и управлять по меньшей мере одним упомянутым выделяющим катионы модулем и/или по меньшей мере одним упомянутым выделяющим анионы модулем согласно определенным типам катионов и/или анионов.
9. Устройство по п. 8, причем выделяющий катионы модуль содержит первый контейнер (7) для содержания первого раствора, содержащего первый тип катиона, первый контейнер (7) имеет слой катионной мембраны (70) для отделения первого раствора от электролита,
контроллер выполнен с возможностью прикладывать положительное напряжение к первому раствору, так что упомянутый первый тип катиона выделяется в электролит через катионную мембрану; и/или
выделяющий анионы модуль содержит второй контейнер (8) для содержания второго раствора, содержащего второй тип аниона, второй контейнер (8) имеет слой анионной мембраны (80) для отделения второго раствора от электролита,
контроллер (14) выполнен с возможностью прикладывать отрицательное напряжение ко второму раствору, так что упомянутый второй тип анионов выделяется в электролит через анионную мембрану (80).
10. Устройство по п. 8, причем выделяющий катионы модуль содержит полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель, содержащий катион и выполнен с возможностью погружения в раствор,
контроллер (14) выполнен с возможностью проводить электролиз воды в растворе и вырабатывать ионы Н+, которые входят в полимер, связанный в комплекс с катионом, и/или гель, содержащий катион, и переводят соответствующий тип катиона из полимера и/или геля в раствор;
и/или
выделяющий анионы модуль содержит полимер, связанный в комплекс с анионом, и/или гель, содержащий анион и выполнен с возможностью погружения в раствор, контроллер (14) выполнен с возможностью проводить электролиз воды в растворе и вырабатывать ионы ОН-, которые проникают в полимер, связанный в комплекс с анионом, и/или гель, содержащий анион, и переводят соответствующий тип аниона из полимеров и/или гелей в раствор.
11. Устройство по п. 1, причем первый блок (10) в качестве характеристики газа определяет тип газа в пузырьках и/или применение пузырьков, а второй блок (12) дополнительно содержит:
- блок добавления химического вещества, выполненный с возможностью добавлять по меньшей мере два вида химических веществ в электролит, каждое из которых реагирует с продуктом электролиза электролита с вырабатыванием газа;
а контроллер (14) дополнительно выполнен с возможностью регулировать блок добавления химического вещества, чтобы добавлять по меньшей мере одно упомянутое химическое вещество согласно характеристике газа.
12. Устройство по п. 1, причем первый блок (10) содержит по меньшей мере одно из:
- интерфейса пользователя, выполненного с возможностью принимать характеристику газа от пользователя;
- машинно-машинного интерфейса, выполненного с возможностью принимать характеристику газа от устройства, приспособленного использовать пузырьки.
13. Способ генерации пузырьков, причем способ осуществляют с помощью устройства по любому из пп. 1-11.
| CN 1987414 A, 27.06.2007 | |||
| Способ флотации | 1944 |
|
SU66558A1 |
| ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДНО-ВОДОРОДНОЙ СМЕСИ | 1990 |
|
RU2048609C1 |
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| US 4039439 A, 02.08.1977 | |||
| Уплотнение газового стыка | 1986 |
|
SU1312219A1 |
