Система генерирования радикалов
Изобретение может быть использовано при изготовлении стиральных машин. Стиральная машина представляет собой систему 300 генерирования радикалов, объединяющую в едином корпусе 310 средства 302, 304 и 308 генерирования пузырьков, озона и замены радикалов соответственно. Средство 302 генерирования пузырьков включает воздушный насос 312 и рабочий отсек. Воздух в рабочем отсеке под действием диафрагмы 312а воздушного насоса 312, выполненной из эластичного материала, сжимается и расширяется, образуя смесь воздуха и воздушных пузырьков. Эта смесь поступает в газосмесительную камеру 306. Первый контрольный клапан 311 препятствует обратному потоку смеси из газосмесительной камеры 306 в средство 302 генерирования пузырьков. В средстве 304 генерирования озона создают высокое напряжение, под действием которого в смеси, находящейся в газосмесительной камере 306, образуется озон. Второй контрольный клапан 313, расположенный между газосмесительной камерой 306 и средством 308 замены радикалов, избирательно пропускает смесь и препятствует ее обратному направлению. В средстве 308 замены радикалов размещен катализатор 308а, состоящий из основного, вспомогательного и носителя катализатора. Основной катализатор - TiO2, MnO2 или CuO2, вспомогательный катализатор - Pt или Pd, носитель катализатора - Al2O3, SiO2 или MgO. Под действием катализатора 308а озон разлагается на активные радикалы кислорода первого ряда, которые реагируют с водой с образованием активного радикала кислорода второго ряда, содержащего группу ОН-. В левой боковой стенке 308с расположено впускное отверстие 308d для озона. В правой стенке 308е расположено выпускное отверстие 308f для активного радикала кислорода второго ряда. Изобретение обеспечивает высокое качество стирки, позволяет снизить количество озона. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к системе генерирования, более точно к системе генерирования радикалов, оснащенной средством генерирования пузырьков, средством генерирования озона и средством замены радикалов, выполненными в едином узле.
Принцип действия большей части стиральных машин для стирки одежды основан на использовании силы механической пульсации и поверхностно-активного моющего средства. Соответственно, многие изготовители стиральных машин использовали различные способы повышения эффективности стирки, в том числе: улучшение способности пульсатора активировать процесс стирки, увеличение продолжительности работы двигателя и повышение качества и/или увеличение количества моющего средства, используемого в стиральной машине. Тем не менее, дальнейшее повышение эффективности стирки с помощью упомянутых выше способов ограничено рядом следующих причин. В результате увеличения механической силы с целью повышения эффективности стирки одежда может быть повреждена либо может снизиться эффективность работы стиральной машины.
При увеличении количества моющего средства относительно большая часть моющего средства, не вступившего в реакцию со стираемой одеждой, затем сливается и впоследствии может вызвать загрязнение окружающей среды, кроме того избыток моющего средства остается на одежде, что отрицательно влияет на качество стирки.
В патенте США №5653129 (выдан 5 августа 1997 г. на имя Byung-Kew Jang) описана автоматическая стиральная машина пузырькового типа, оснащенная средством генерирования пузырьков и средством генерирования озона, параллельно соединенными друг с другом.
На Фиг.1 изображена раскрытая в патенте США №5653129 обычная автоматическая стиральная машина 100 пузырькового типа, оснащенная средством генерирования пузырьков и средством генерирования озона, параллельно соединенными друг с другом.
Стиральная машина 100 состоит из корпуса 102 и стационарного барабана 104, неподвижно смонтированного внутри корпуса 102 и предназначенного для размещения в нем моющей жидкости. Пульсатор 106 способен вращаться по или против часовой стрелки, создавая вихревой поток внутри вращающегося барабана 112.
Верх стиральной машины 100 оснащен дверцей 108 для загрузки и выгрузки предметов стирки. Средство генерирования пузырьков 110 смонтировано на внутренней поверхности дверцы 108 и направлено в сторону барабана 112. Средство генерирования пузырьков 110 подробно проиллюстрировано на Фиг.2. Со средством генерирования пузырьков 110 посредством воздухопровода 114 сообщается воздушный насос 116. Как показано на чертежах, воздушный насос 116 установлен на днище стиральной машины 100, однако он может быть смонтирован в любом другом подходящем месте.
Средство генерирования пузырьков 110 включает в себя телескопическую трубу 202, способную перемещаться вверх и вниз, и привод 204, сообщающий движение телескопической трубе 202. Несмотря на то, что на чертежах проиллюстрирована трехступенчатая телескопическая труба 202, число ступеней ничем не ограничено кроме обеспечения плавности работы стиральной машины.
Телескопическая труба 202 закреплена на корпусе 218 привода 204 соосно с вращающимся барабаном 124. Корпус 218 прикреплен к внутренней поверхности дверцы 108, а на корпусе 218 установлен электродвигатель постоянного тока 206. Приводной вал 208 электродвигателя постоянного тока 206 посредством ремня 212 функционально соединен со вторым шкивом 214.
Второй шкив 214 имеет канавку для ремня 212 и отдельно расположенные зубья зубчатого колеса, на которые навита гибкая пластиковая струна. Гибкая пластиковая струна 216 вступает в зацепление с последовательно расположенными зубьями зубчатого колеса. Гибкая пластиковая струна 216 обладает достаточной гибкостью для того, чтобы принудительно растягиваться и отводить телескопическую трубу 202.
Гибкая телескопическая труба 216 через отверстие 219 в корпусе 218 растягивается внутри телескопической трубы 220, соосно установленной внутри внутренней телескопической трубы 202, верхний конец которой прикреплен к корпусу 218. Конец гибкой пластиковой струны 216 прикреплен к нижнему концу внутренней телескопической трубы 220, прикрепленной к нижнему концу телескопической трубы 202.
Самая нижняя ступень телескопической трубы 202 снабжена множеством отверстий 222, служащих для создания воздушных пузырьков. Воздухопровод 114 проходит через корпус 218 и сообщается с внутренней телескопической трубой 202. Пространство между телескопической трубой 202 и внутренней телескопической трубой 220 служит воздушным каналом, а воздух, выходящий из воздухопровода 114, попадает во вращающийся барабан 112, последовательно проходя через упомянутое пространство и отверстия 222.
Дополнительно между воздушным насосом 116 и приводом 204 может быть установлено средство генерирования озона 118, служащее для уничтожения бактерий, обитающих в предметах стирки. В результате этого в пузырьках воздуха, попадающих во вращающийся барабан 124, содержится озон, удаляющий бактерии из предметов стирки.
Кроме того, между средством генерирования озона 118 и приводом 204 может быть установлен нагреватель 120 с целью создания потока горячего воздуха для сушки предметов стирки. Созданный воздушным насосом 116 поток воздуха проходит через воздухопровод 114 и попадает в нагреватель, где нагревается и входит в контакт с предметами стирки внутри вращающегося барабана 112.
Тем не менее, обычной автоматической стиральной машине 100 пузырькового типа, оснащенной соединенными параллельно друг другу средством генерирования пузырьков и средством генерирования озона, присущи определенные недостатки, например, для ее установки требуется много места, а кислород, проходящий через средство генерирования пузырьков, и его способность генерировать озон отличается малой степенью эффективности. Для обеспечения соответствующего качества стирки также требуется большое количество озона.
Используемый в связи с этим индуцированный озон из-за высокой концентрации имеет присущий ему неприятный запах.
Таким образом, целью настоящего изобретения является решение перечисленных выше проблем и создание системы генерирования радикалов, включающей в себя средство генерирования пузырьков, средство генерирования озона и средство замены радикалов.
Для достижения указанной цели предложена система генерирования радикалов в соответствии с настоящим изобретением, включающая в себя:
средство генерирования пузырьков для генерирования воздушных пузырьков и воздуха для генерирования озона;
средство генерирования озона для получения озона путем воздействия высоким напряжением на воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона из средства генерирования пузырьков;
средство замены радикалов, служащее для замены озона, поступающего из средства генерирования озона в первый активный радикал кислорода; и
корпус, в котором помещаются средство генерирования пузырьков, средство генерирования озона и средство замены радикалов, выполненные в едином узле.
Прочие цели и дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из подробного описания и приложенных к нему чертежей.
Прочие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего ниже описания, сопровождаемого чертежами, на которых:
На Фиг.1 схематически изображен вид в разрезе обычной стиральной машины пузырькового типа, оснащенной средствами генерирования пузырьков и озона, параллельно соединенными друг с другом;
На Фиг.2 изображен увеличенный вид в разрезе средства генерирования пузырьков, проиллюстрированного на Фиг.1;
На Фиг.3 изображен вид сверху системы генерирования радикалов согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
На Фиг.4 изображен торцевой вид системы генерирования пузырьков по линии А-А на Фиг.3; и
На Фиг.5 проиллюстрирован принцип действия средства генерирования пузырьков, проиллюстрированного на Фиг.3 и 4.
Далее со ссылкой на приложенные чертежи будет подробно описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.3 изображена система 300 генерирования радикалов согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Система 300 генерирования радикалов включает в себя средство 302 генерирования пузырьков, средство 304 генерирования озона, средство 308 замены радикалов, корпус 210, первый контрольный клапан 311 и второй контрольный клапан 313.
На Фиг.4 изображен торцевой вид средства 302 генерирования пузырьков по линии А-А на Фиг.3. На Фиг.5 проиллюстрирован принцип действия средства генерирования пузырьков, проиллюстрированного на Фиг.3 и 4.
Средство 302 генерирования пузырьков генерирует воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона. Средство 302 генерирования пузырьков включает в себя воздушный насос 312 и рабочий отсек 314. Воздушный насос 312 подает воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона.
Воздушный насос 312 включает в себя диафрагму 312а, прикрепленную к рабочему отсеку 314. Диафрагма 312а расширяется при перемещении вверх и вниз рабочего отсека 314, за счет чего увеличивается и сокращается объем нагнетательной камеры 312b насоса. Диафрагма 312а выполнена из эластичного материала, такого как резина, способного сокращаться или расширяться под внешним воздействием. Корпус 312d воздушного насоса расположен на заданном расстоянии от 312с клапана. В корпусе 312d воздушного насоса расположено впускное отверстие 312е для впуска наружного воздуха в камеру 312b насоса за счет сжатия и сокращения диафрагмы 312а. В корпусе 312d воздушного насоса расположено выпускное отверстие 312f для выпуска воздуха из камеры 312b насоса в газосмесительную камеру 306. Воздух, поступивший через впускное отверстие 312е, через первое отверстие 312g направляют в камеру 312b насоса, ограниченную диафрагмой 312а и корпусом 312d воздушного насоса. Воздух, подвергшийся сжатию в камере 312b насоса, через второе отверстие 312h поступает в выпускное отверстие 312f.
При подаче питания рабочий отсек 314 сжимает и возвращает воздушный насос 312 в исходное состояние. Рабочий отсек 314 включает в себя электромагнит 314а, магнит 314b и рабочий орган 314с. При подаче питания электромагнит 314а создает магнитное поле. Магнит 314b колеблется под воздействием магнитного поля, созданного электромагнитом 314а. Рабочий орган 314с перемешается вверх и вниз согласно колебаниям магнита 314b.
Как показано на Фиг.5, в средстве 302 генерирования пузырьков используется принцип действия электромагнита 314а. При подаче на спиральную обмотку сердечника переменного тока с напряжением 100-250 В и частотой 50-60 Гц фаза электромагнита 314а меняется, в результате чего меняется полярность магнитного поля, созданного вокруг поверхности сердечника. Соответственно колебания, вызывающие возвратно-поступательное движение магнита 314b, повторяются с частотой шестьдесят циклов в секунду. Магнит 314b, колеблющийся с частотой 10 Гц, сжимает и возвращает воздушный насос 312 в положение, в котором операция нагнетания может быть осуществлена через диафрагму 312a.
Воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона подвергают воздействию высокого напряжения в средстве 306 генерирования озона, озон представляет собой трехатомный аллотроп кислорода, в котором молекула озона состоит их трех атомов кислорода в отличие от двух атомов, из которых состоит обычная молекула кислорода. Озон может быть генерирован путем подачи воздуха или кислорода через электрическое поле высокой интенсивности.
Средство 308 замены радикалов расположено в корпусе 310 и сообщается с газосмесительной камерой 306. Средство 308 замены радикалов включает в себя катализатор генерирования активного радикала кислорода, который обеспечивает разложение озона на активные радикалы кислорода первого ряда (· O· , · О-, 1Δ
| R |
| - |
| 2 |
Активный радикал кислорода первого ряда реагирует с молекулами воды, они затем разлагаются на активные радикалы кислорода второго ряда (ОН· , ОН-, НО2 и Н2О2 и т.д.). Активный радикал кислорода второго ряда включает наиболее сильную гидроксильную группу (ОН-).
Средство 308 замены радикалов включает в себя катализатор 308а генерирования активного радикала кислорода и контактную камеру катализатора (не показано). Катализатор 308а генерирования активного радикала кислорода состоит из основного катализатора, вспомогательного катализатора и носителя катализатора. Основной катализатор включает одно из следующих соединений: ТiO2, МnO2 и СuО2. Вспомогательный катализатор включает Pt либо Pd. Носитель катализатора включает Аl2О3 либо SiO2 либо MgO.
Контактная камера катализатора состоит из полости 308i, левой боковой стенки 308с и правой боковой стенки 308е. Полость 308i имеет форму шестигранника. В левой боковой стенке 308с расположено впускное отверстие 308d для озона, поступающего из средства 304 генерирования озона. В правой боковой стенке 308е расположено выпускное отверстие 308f для активного радикала кислорода второго ряда, поступившего из средства 308 замены радикалов.
В корпусе 310 расположены средство 302 генерирования пузырьков, средство 304 генерирования озона, средство 308 замены радикалов, выполненные в едином узле.
Между средством 302 генерирования пузырьков и газосмесительной камерой 306 расположен первый контрольный клапан 311. Первый контрольный клапан 311 избирательно впускает воздух для генерирования воздушных пузырьков из средства 302 генерирования пузырьков в средство 304 генерирования озона. Первый контрольный клапан 311 не дает потоку воздуха для генерирования воздушных пузырьков, поступающему из средства 302 генерирования пузырьков, течь в обратном направлении.
Между газосмесительной камерой 306 и средством 308 замены радикалов расположен второй контрольный клапан 313. Второй контрольный клапан 313 избирательно впускает воздух для генерирования воздушных пузырьков из средства 304 генерирования озона в средство 308 замены радикалов. Второй контрольный клапан 313 не дает потоку воздуха для генерирования воздушных пузырьков, поступающему из средства 304 генерирования озона, течь в обратном направлении.
Далее будет описано действие системы 300 генерирования радикалов согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
При подаче питания на электромагнит 314а рабочего отсека 314 средства 302 генерирования пузырьков электромагнит 314а создает магнитное поле. Магнит 314b колеблется под воздействием магнитного поля, созданного электромагнитом 314а. Рабочий орган 314с перемещается вверх и вниз согласно колебаниям магнита 314b.
Диафрагма 312а воздушного насоса 312 расширяется при перемещении вверх и вниз рабочего органа 314с, за счет чего увеличивается и сокращается объем нагнетательной камеры 312b насоса, служащей для нагнетания воздуха для генерирования воздушных пузырьков.
Первый контрольный клапан 311 впрыскивает воздух для генерирования воздушных пузырьков из средства 302 генерирования пузырьков в газосмесительную камеру 306, в результате чего в газосмесительной камере 306 содержится воздух для генерирования воздушных пузырьков. С целью получения озона средство 304 генерирования озона подает высокое напряжение на воздушные пузырьки и воздух для озона, находящиеся в газосмесительной камере 306.
Второй контрольный клапан 313 впрыскивает воздух для генерирования воздушных пузырьков из средства 304 генерирования озона. С помощью катализатора 308а, генерирующего активный радикал кислорода и находящегося в средстве 308 замены радикалов, озон разлагает активный радикал кислорода первого ряда. Затем озон последовательно проходит через первую разделительную мембрану 308g и вторую разделительную мембрану 308h. Поскольку время контакта и траектория прохождения озона увеличились, образуется вихревой поток, а средство 308 замены радикалов повышает эффективность генерирования озона.
Активный радикал кислорода первого ряда, приводящий в действие активный радикал второго ряда, вступает в реакцию с молекулами воды и водородом. Окислительная способность убывает от наибольшей к наименьшей в следующем порядке: F2(2,87eV) > ОН· радикал (2,85eV) > О3 (2,07eV) > Н2О2(1,78eV) > Сl2·(1,36eV). Таким образом, гидроксильная группа активного радикала кислорода обладает второй по силе окислительной способностью и отличается быстрой реакцией окисления.
Благодаря сильному окислительному действию активного радикала кислорода первого ряда и активного радикала второго ряда обеспечивается эффективная стерилизация бактерий, вирусов, плесени, грибка или водорослей, обитающих в воздухе, воде и твердых веществах. Иными словами, радикалы атакуют мембрану протоплазмы грибка и стерилизуют его путем лизиса.
Процесс дезодорации с помощью радикалов отличается от процесса химического преобразования веществами, вызывающими запах. Тем не менее, радикалы ароматических соединений, например, разрушают связь С=С, в результате чего молекулярная структура ингредиента, вызывающего запах, преобразуется и он становится не имеющим запаха.
Ниже будет описано действие раскрытой выше системы генерирования радикалов согласно настоящему изобретению.
Система генерирования радикалов согласно настоящему изобретению стерилизует бациллы, такие как бактерии, вирусы, плесень, грибок или водоросли, обитающие в используемой для стирки воде или предметах стирки. Настоящее изобретение также обеспечивает более высокую эффективность работы стиральной машины за счет окислительного и отбеливающего действия активного радикала кислорода первого ряда и активного радикала кислорода второго ряда.
Система генерирования радикалов обладает стерилизующим/дезодорирующим действием и предотвращает снижение эффективности стерилизации и загрязнение окружающей среды, вызванные дополнительными ингредиентами, такими как твердые вещества, содержание которых зависит от длительности применения ингредиента, обладающего окислительной способностью. Система генерирования радикалов обладает высокоэффективной стерилизующей и дезодорирующей способностью по сравнению со средством генерирования озона, благодаря чему устраняется неприятный запах и отрицательное воздействие озона.
Система генерирования радикалов согласно настоящему изобретению может применяться в различных областях и для различных изделий, например, для чистки кроватей, в очистителях воды, для очистки сточных вод, обработки нечистот, в стиральных машинах, рефрижераторах, увлажнителях и чистящих устройствах.
Изобретение может быть реализовано в иных конкретных формах, не выходящих за рамки его сущности и существенных признаков. Таким образом, приведенные варианты осуществления следует рассматривать как во всех отношениях иллюстративные и не ограничивающие объем изобретения, рамки которого ограничены приложенной формулой изобретения, а не вышеизложенным описанием, при этом все изменения, отвечающие и эквивалентные смыслу формулы изобретения, считаются подпадающими под нее.
1. Система генерирования радикалов, включающая в себя: средство генерирования пузырьков для генерирования воздушных пузырьков и воздуха для генерирования озона; средство генерирования озона путем воздействия высоким напряжением на воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона, поступающие из средства генерирования пузырьков; средство замены радикалов, служащее для замены озона, поступающего из средства генерирования озона, в активный радикал кислорода первого ряда, и корпус, в котором помещаются средство генерирования пузырьков, средство генерирования озона и средство замены радикалов, выполненные в едином узле.
2. Система генерирования радикалов по п.1, в которой средство замены радикалов дополнительно включает в себя: контактную камеру катализатора, состоящую из полости в форме шестигранника, левой боковой стенки с впускным отверстием для озона, поступающего из средства генерирования озона, правой боковой стенки с выпускным отверстием для активного радикала кислорода второго ряда, поступившего из средства замены радикалов; и катализатор генерирования активного радикала кислорода, находящийся в полости и способствующий разложению озона на активный радикал кислорода первого ряда.
3. Система генерирования радикалов по п.2, в которой катализатор генерирования активного радикала кислорода включает в себя: основной катализатор, включающий одно из следующих соединений: TiO2, MnO2 и CuO2; вспомогательный катализатор, включающий Pt либо Pd; носитель катализатора, включающий Al2O3, либо SiO2, либо MgO.
4. Система генерирования радикалов по п.2, в которой контактная камера катализатора дополнительно включает в себя: первую разделительную мембрану, установленную на внутренней поверхности полости между впускным отверстием для озона и выпускным отверстием для радикала; и вторую разделительную мембрану, установленную на внутренней поверхности полости между первой разделительной мембраной и выпускным отверстием для радикала.
5. Система генерирования радикалов по п.2, в которой активный радикал кислорода первого ряда приводит в действие активный радикал кислорода второго ряда, вступающий в реакцию с молекулами воды и содержащимся в воде и воздухе водородом.
6. Система генерирования радикалов по п.2, в которой с целью получения озона воздух для генерирования воздушных пузырьков, находящийся в газосмесительной камере, подвергают воздействию высокого напряжения, подаваемое средством генерирования озона.
7. Стиральная машина, включающая в себя: средство генерирования пузырьков для генерирования воздушных пузырьков и воздуха для генерирования озона; средство генерирования озона для производства озона путем воздействия высоким напряжением на воздушные пузырьки и воздух для генерирования озона, поступающего из средства генерирования пузырьков; средство генерирования радикалов, служащее для замены активного радикала кислорода первого ряда, приводящего в действие активный радикал кислорода второго ряда, вступающий в реакцию молекулами воды и содержащимся в воде и воздухе водородом, при этом средство замены радикалов включает в себя контактную камеру катализатора, состоящую из полости в форме шестигранника, левой боковой стенки с впускным отверстием для озона, поступающего из средства генерирования озона, правой боковой стенки с выпускным отверстием для активного радикала кислорода второго ряда, поступившего из средства замены радикалов; и катализатор генерирования активного радикала кислорода, находящегося в полости, и способствующий разложению озона на активный радикал кислорода ... первого ряда, состоящий из основного катализатора, включающего одно из следующих соединений: TiO2, MnO2 и CuO2, вспомогательного катализатора, включающего Pt либо Pd; и носителя катализатора, включающего Al2O3, либо SiO2, либо MgO.
