CH719109B1 - Device for water activation. - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zur elektrophysikalischen und elektrochemischen Wasseraktivierung umfasst eine Elektrodeneinheit (100) und eine Steuerung (200) zur Beaufschlagung von Elektroden der Elektrodeneinheit mit Gleichspannung. Die Elektrodeneinheit (100) ist als rohrförmige Struktur ausgebildet, wobei an einem Ende der rohrförmigen Struktur eine hülsenförmige erste Elektrode (20) und koaxial zu dieser eine stabförmige zweite Elektrode (30) angeordnet ist, und wobei die Elektrodeneinheit (100) in einen Behälter (400) für zu behandelndes Wasser (W) einsetzbar ist. Die Vorrichtung wirkt bakterizid, viruzid und fungizid.A device for electrophysical and electrochemical water activation comprises an electrode unit (100) and a controller (200) for applying direct voltage to electrodes of the electrode unit. The electrode unit (100) is designed as a tubular structure, with a sleeve-shaped first electrode (20) and a rod-shaped second electrode (30) arranged coaxially to the sleeve-shaped first electrode at one end of the tubular structure, and the electrode unit (100) can be inserted into a container (400) for water (W) to be treated. The device has a bactericidal, virucidal and fungicidal effect.
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrophysikalischen und elektrochemischen Wasseraktivierung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. [0001] The invention relates to a device for electrophysical and electrochemical water activation according to the preamble of independent claim 1.
[0002] Die elektrochemische und elektrophysikalische Aktivierung von Wasser ist eine bekannte Technologie zur Aufrechterhaltung der Wasserqualität, insbesondere zur Keimfreihaltung von Wasser. Entsprechende auf dieser Technologie basierende Vorrichtungen werden z.B. von der Firma Zimmermann Verfahrenstechnik AG, 4142 Münchenstein, Schweiz unter der Markenbezeichnung Hydrolyte® vertrieben. [0002] The electrochemical and electrophysical activation of water is a known technology for maintaining water quality, in particular for keeping water free of germs. Devices based on this technology are sold, for example, by Zimmermann Verfahrenstechnik AG, 4142 Münchenstein, Switzerland under the brand name Hydrolyte®.
[0003] Der wesentlichste Bestandteil dieser bekannten elektrochemischen Wasseraktivierungsvorrichtungen ist ein Elektrolysereaktor mit über eine Steuerung von Gleichstrom beaufschlagten Elektroden, wobei das zu behandelnde Wasser elektrolytisch zersetzt wird. Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte weisen eine viruzide, bakterizide und fungizide Wirkung auf und bleiben bis zu mehreren Stunden reaktionsfähig. [0003] The most important component of these known electrochemical water activation devices is an electrolysis reactor with electrodes supplied with direct current via a control system, whereby the water to be treated is electrolytically decomposed. The resulting reaction products have a virucidal, bactericidal and fungicidal effect and remain reactive for up to several hours.
[0004] Durch die vorliegende Erfindung soll nun eine Vorrichtung zur elektrochemischen Wasseraktivierung geschaffen werden, die konstruktiv besonders einfach ist und insbesondere zum Einsatz auch in kleineren Wasserbehältern geeignet ist. [0004] The present invention is intended to provide a device for electrochemical water activation which is particularly simple in construction and is particularly suitable for use in smaller water containers.
[0005] Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Vorrichtung gemäss den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. [0005] The solution to this problem underlying the invention consists in the device according to the features of independent claim 1.
[0006] Zweckmässige und besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. [0006] Appropriate and particularly advantageous further embodiments of the device according to the invention are the subject of the dependent claims.
[0007] Das Wesen der Erfindung besteht in Folgendem: Eine Vorrichtung zur elektrophysikalischen und elektrochemischen Wasseraktivierung umfasst eine Elektrodeneinheit und eine Steuerung zur Beaufschlagung von Elektroden der Elektrodeneinheit mit Gleichspannung. Die Elektrodeneinheit ist als rohrförmige Struktur ausgebildet, wobei an einem Ende der rohrförmigen Struktur eine hülsenförmige erste Elektrode und koaxial zu dieser eine stabförmige zweite Elektrode angeordnet ist, und wobei die Elektrodeneinheit in einen Behälter für zu behandelndes Wasser einsetzbar ist. [0007] The essence of the invention is as follows: A device for electrophysical and electrochemical water activation comprises an electrode unit and a control for applying direct voltage to electrodes of the electrode unit. The electrode unit is designed as a tubular structure, with a sleeve-shaped first electrode and a rod-shaped second electrode arranged coaxially to this at one end of the tubular structure, and with the electrode unit being insertable into a container for water to be treated.
[0008] Vorteilhafterweise weist die Elektrodeneinheit ein Verbundrohr mit einem Kernrohr aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Metall, auf, und ist das Kernrohr zwischen einem äusseren Kunststoffrohr und einem inneren Kunststoffrohr eingebettet. [0008] Advantageously, the electrode unit comprises a composite tube with a core tube made of electrically conductive material, preferably metal, and the core tube is embedded between an outer plastic tube and an inner plastic tube.
[0009] Vorteilhafterweise ist die erste Elektrode elektrisch leitend mit dem Kernrohr verbunden. [0009] Advantageously, the first electrode is electrically connected to the core tube.
[0010] Vorteilhafterweise besteht die erste Elektrode aus mit einem Mischoxid mehrfach beschichtetem Titan-Streckmaterial. Eine derart ausgebildete Elektrode ist insbesondere wegen ihrer grossen Oberfläche für den Einsatzzweck der Vorrichtung besonders geeignet. [0010] The first electrode advantageously consists of titanium expanded material coated several times with a mixed oxide. An electrode designed in this way is particularly suitable for the intended use of the device, in particular because of its large surface area.
[0011] Vorteilhafterweise besteht die stabförmige zweite Elektrode aus Titan. [0011] Advantageously, the rod-shaped second electrode consists of titanium.
[0012] Vorteilhafterweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, die Elektroden mit einstellbar konstantem Gleichstrom zu beaufschlagen. [0012] Advantageously, the control is designed to supply the electrodes with an adjustable constant direct current.
[0013] Vorteilhafterweise ist die Stärke des konstanten Gleichstroms von 1 bis 10 A einstellbar. Dadurch kann die Vorrichtung optimal an unterschiedliche Wasserqualitäten angepasst werden. [0013] Advantageously, the strength of the constant direct current is adjustable from 1 to 10 A. This allows the device to be optimally adapted to different water qualities.
[0014] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Gesamtansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 2 einen vergrösserten Längsschnitt eines Teils einer Elektrodeneinheit der Vorrichtung der Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht einer Elektrode der Elektrodeneinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung.[0014] The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a partially sectioned overall view of the device according to the invention; Fig. 2 shows an enlarged longitudinal section of part of an electrode unit of the device of Fig. 1 and Fig. 3 shows a view of an electrode of the electrode unit of the device according to the invention.
[0015] Die dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung zur elektrochemischen Wasseraktivierung umfasst gemäss Fig. 1 im Wesentlichen drei Komponenten, und zwar eine als Ganze mit 100 bezeichnete Elektrodeneinheit, eine elektrische bzw. elektronische Steuerung 200 und eine Stromversorgung 300. [0015] The device according to the invention for electrochemical water activation shown in Fig. 1 essentially comprises three components, namely an electrode unit designated as a whole by 100, an electrical or electronic control 200 and a power supply 300.
[0016] Der Aufbau der Elektrodeneinheit 100 geht aus den Figuren 1 und 2 hervor. Die Elektrodeneinheit 100 hat die äussere Gestalt eines langgestreckten zylindrischen Stabs. Sie weist ein Verbundrohr auf, bei welchem ein Kernrohr 12 zwischen einem äusseren Kunststoffrohr 11 und einem inneren Kunststoffrohr 13 eingebettet ist. Das äussere Kunststoffrohr 11, das Kernrohr 12 und das innere Kunststoffrohr 13 bzw. das Verbundrohr bilden somit eine rohrförmige Sandwich-Struktur, die auch als aussen und innen mit Kunststoff beschichtetes Kernrohr betrachtet werden kann. Das Kernrohr 12 besteht vorzugsweise aus Metall oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material. Die beiden Kunststoffrohre 11 und 12 bestehen aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material. Die beiden Kunststoffrohre 11 und 13 verleihen der Elektrodeneinheit lediglich mechanische Stabilität, haben aber hinsichtlich der elektrophysikalischen und elektrochemischen Wasseraktivierung keine Funktion. Die beiden Kunststoffrohre 11 und 13 der Elektrodeneinheit 100 bestehen vorzugsweise aus für den Kontakt mit Trinkwasser tauglichem Polyoxymethylene. [0016] The structure of the electrode unit 100 is shown in Figures 1 and 2. The electrode unit 100 has the external shape of an elongated cylindrical rod. It has a composite tube in which a core tube 12 is embedded between an outer plastic tube 11 and an inner plastic tube 13. The outer plastic tube 11, the core tube 12 and the inner plastic tube 13 or the composite tube thus form a tubular sandwich structure, which can also be viewed as a core tube coated with plastic on the outside and inside. The core tube 12 is preferably made of metal or another electrically conductive material. The two plastic tubes 11 and 12 are made of an electrically non-conductive material. The two plastic tubes 11 and 13 only give the electrode unit mechanical stability, but have no function with regard to the electrophysical and electrochemical water activation. The two plastic tubes 11 and 13 of the electrode unit 100 are preferably made of polyoxymethylene suitable for contact with drinking water.
[0017] Das äussere Kunststoffrohr 11 reicht nicht ganz bis zum (bezogen auf die Zeichnung unteren) Ende des Kernrohrs 12, so dass ein unterer Endabschnitt 12a des Kernrohrs 12 aussen nicht mit Kunststoff bedeckt ist. Auf diesem Endabschnitt 12a sitzt eine hülsenförmige erste Elektrode 20 aus einem Streckmaterial, wobei diese Elektrode 20 eine Siebstruktur mit vielen Öffnungen aufweist. Die in Fig. 3 in einer Seitenansicht dargestellte erste Elektrode 20 besteht aus Titan mit einer vorzugsweise mehrfachen Mischoxidbeschichtung und bildet im Betrieb die Anode der Elektrodeneinheit 100. Die erste Elektrode 20 steht mit dem Kernrohr 12 in elektrisch leitender Verbindung. Die erste Elektrode 20 ist etwa doppelt so lange wie der Endabschnitt 12a des Kernrohrs 12 und ragt (bezogen auf die Zeichnung nach unten) über das Ende des Kernrohrs 12 und des inneren Kunststoffrohrs 13 hinaus. [0017] The outer plastic tube 11 does not quite reach the end (lower in relation to the drawing) of the core tube 12, so that a lower end section 12a of the core tube 12 is not covered with plastic on the outside. A sleeve-shaped first electrode 20 made of an expanded material sits on this end section 12a, this electrode 20 having a sieve structure with many openings. The first electrode 20 shown in a side view in Fig. 3 consists of titanium with a preferably multiple mixed oxide coating and forms the anode of the electrode unit 100 during operation. The first electrode 20 is in electrically conductive connection with the core tube 12. The first electrode 20 is approximately twice as long as the end section 12a of the core tube 12 and protrudes (downwards in relation to the drawing) beyond the end of the core tube 12 and the inner plastic tube 13.
[0018] Im Bereich des unteren Endabschnitts 12a ist im inneren Kunststoffrohr 13 ein Elektrodenhalter 31 aus einem nicht leitenden Kunststoff befestigt. In diesen Elektrodenhalter 31 ist koaxial eine zweite Elektrode 30 eingesetzt. Diese Elektrode 30 hat die Form eines Rundstabs und reicht bis zum unteren Ende der ersten Elektrode 20. Die zweite Elektrode 30 bildet im Betrieb die Kathode der Elektrodeneinheit 100. Die zweite Elektrode 30 besteht aus Titan. An ihrem inneren Ende ist mit ihr eine Anschlusslasche 32 verschraubt, an der eine elektrische Leitung 35 befestigt ist. Der Elektrodenhalter 31 besteht vorzugsweise ebenfalls aus für den Kontakt mit Trinkwasser tauglichem Polyoxymethylene. [0018] In the area of the lower end section 12a, an electrode holder 31 made of a non-conductive plastic is fastened in the inner plastic tube 13. A second electrode 30 is inserted coaxially into this electrode holder 31. This electrode 30 has the shape of a round rod and reaches to the lower end of the first electrode 20. The second electrode 30 forms the cathode of the electrode unit 100 during operation. The second electrode 30 is made of titanium. A connection tab 32 is screwed to it at its inner end, to which an electrical line 35 is attached. The electrode holder 31 is preferably also made of polyoxymethylene suitable for contact with drinking water.
[0019] Am (bezogen auf die Zeichnung oberen) Ende des Kernrohrs 12 ist mit diesem elektrisch leitend eine Anschlusslasche 22 verschraubt, an der eine elektrische Leitung 25 befestigt ist. Die elektrische Verbindung zwischen der ersten Elektrode 20 und der Anschlusslasche 22 erfolgt über das leitende Kernrohr 12. Die beiden elektrischen Leitungen 25 und 35 sind durch eine in das obere Ende des inneren Kunststoffrohrs 13 eingesetzte Kabelverschraubung 50 durchgeführt und mit der elektronischen Steuerung 200 verbunden. [0019] At the end of the core tube 12 (the upper end in relation to the drawing), a connecting lug 22 is screwed to the latter in an electrically conductive manner, to which an electrical line 25 is attached. The electrical connection between the first electrode 20 and the connecting lug 22 is made via the conductive core tube 12. The two electrical lines 25 and 35 are led through a cable gland 50 inserted into the upper end of the inner plastic tube 13 and connected to the electronic control 200.
[0020] Aussen auf dem oberen Ende des äusseren Kunststoffrohrs 11 ist eine ringförmige Muffe 40 befestigt. Im praktischen Betrieb der Vorrichtung ist die Elektrodeneinheit 100 in einem Wasserbehälter 400 angeordnet, so dass die Elektrodeneinheit 100 in das im Wasserbehälter 400 befindliche Wasser W eintaucht. Die Muffe 40 liegt dabei auf einem Öffnungsrand des Wasserbehälters 400 auf und verhindert, dass die Elektrodeneinheit 100 in den Wasserbehälter 400 hineinfällt. [0020] An annular sleeve 40 is attached to the outside of the upper end of the outer plastic tube 11. In practical operation of the device, the electrode unit 100 is arranged in a water tank 400 so that the electrode unit 100 is immersed in the water W in the water tank 400. The sleeve 40 rests on an opening edge of the water tank 400 and prevents the electrode unit 100 from falling into the water tank 400.
[0021] Im praktischen Betrieb der Vorrichtung ist die elektrische Leitung 25 mit dem ausgangsseitigen Pluspol und die elektrische Leitung 35 mit dem ausgangsseitigen Minuspol der Steuerung 200 verbunden, so dass die erste Elektrode 20 die Anode und die zweite Elektrode 30 die Kathode der elektrolytischen Anordnung bildet. Die Steuerung 200 wird von der Stromversorgung 300 gespeist. Bei der Stromversorgung 300 kann es sich beispielsweise um eine 12 V bis 48 V Gleichspannungsquelle handeln. Die Versorgung durch das das öffentliche Stromnetz, z.B. 230 V, ist jedoch auch möglich, z.B. mittels eines geeigneten Adapters. Im Betrieb der Vorrichtung beaufschlagt die Steuerung 200 die beiden Elektroden 20 und 30 mit Gleichspannung, wobei diese von der Steuerung 200 so geregelt wird, dass zwischen den Elektroden 20 und 30 ein konstanter Gleichstrom fliesst. Der Gleichstrom kann an der Steuerung zwischen etwa 1 und 10 A einstellbar sein. Dadurch kann die Vorrichtung an Wasser unterschiedlicher Inhaltsstoffe und insbesondere quantitativ abweichenden Salzgehalts angepasst werden. Die Höhe der Gleichspannung passt sich dem Leitwert des Wassers an und wird je nach Wasserbeschaffenheit zwischen 5 und z.B. 48 VDC moduliert. [0021] In practical operation of the device, the electrical line 25 is connected to the positive pole on the output side and the electrical line 35 is connected to the negative pole on the output side of the controller 200, so that the first electrode 20 forms the anode and the second electrode 30 forms the cathode of the electrolytic arrangement. The controller 200 is powered by the power supply 300. The power supply 300 can be, for example, a 12 V to 48 V direct voltage source. However, supply from the public power grid, e.g. 230 V, is also possible, e.g. by means of a suitable adapter. When the device is in operation, the controller 200 applies direct voltage to the two electrodes 20 and 30, which is regulated by the controller 200 so that a constant direct current flows between the electrodes 20 and 30. The direct current can be set on the controller between approximately 1 and 10 A. This means that the device can be adapted to water with different ingredients and, in particular, with quantitatively different salt contents. The level of the direct voltage adapts to the conductivity of the water and is modulated between 5 and 48 VDC, for example, depending on the water quality.
[0022] Durch Anlegen der Gleichspannung zwischen Anode und Kathode kommt es zu einer Ladungstrennung, während der die Anionen (z.B. Chloride) zur positiv polarisierten Anode und die Kationen (z.B. Natriumionen) zur negativ polarisierten Kathode wandern. Die Ladungsübertragungen finden zu grösste Teil dank den im Wasser aufgelösten Ionen statt. [0022] Applying direct current between the anode and cathode results in a charge separation, during which the anions (e.g. chlorides) migrate to the positively polarized anode and the cations (e.g. sodium ions) migrate to the negatively polarized cathode. The charge transfers take place largely thanks to the ions dissolved in the water.
[0023] Der relevante Prozess, der zur Herstellung von Wasser mit desinfizierender Wirkung führt, findet während der Ladungstrennung statt. Es bildet sich sog. „elektrochemisch aktiviertes Wasser“. Dabei werden infolge der lokalen Erwärmung und Ionisation des Wassers kleinste Bläschen gebildet, sog. Bläschen-Keime, Gas-Cluster oder Mikrogasbläschen, welche zur desinfizierenden Wirkung führen. Die Gasbläschen-Keime können durch die Zellmembran von Mikroorganismen permeiren und deren semipermeablen Eigenschaften verändern. Die Mikroorganismen lysieren infolge der osmotischen Veränderungen (Bakteriolyse). [0023] The relevant process that leads to the production of water with a disinfecting effect takes place during charge separation. So-called "electrochemically activated water" is formed. As a result of the local heating and ionization of the water, tiny bubbles are formed, so-called bubble nuclei, gas clusters or micro gas bubbles, which lead to the disinfecting effect. The gas bubble nuclei can permeate through the cell membrane of microorganisms and change their semi-permeable properties. The microorganisms lyse as a result of the osmotic changes (bacteriolysis).
[0024] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur elektrochemischen und elektrophysikalischen Wasseraktivierung ist konstruktiv extrem einfach und dadurch relativ kostengünstig herstellbar. Sie benötigt wenig Energie und kaum Wartung. Ausserdem kann sie ohne besonderen Aufwand auch in kleinen Wasserbehältern eingesetzt werden. [0024] The device according to the invention for electrochemical and electrophysical water activation is extremely simple in construction and can therefore be manufactured relatively inexpensively. It requires little energy and hardly any maintenance. In addition, it can also be used in small water containers without any special effort.
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Family Applications (1)
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-
2021
- 2021-11-02 CH CH070492/2021A patent/CH719109B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CH719109A2 (en) | 2023-05-15 |
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