脱钙设备制造技术

本发明专利技术涉及用于对水溶液进行脱钙的脱钙设备(20)。脱钙设备(20)具有被构造为接纳水溶液的电解池部(26)。电解池部具有第一电极布置(27)和第二电极布置(28)、以及诸如水裂解膜或插入电解电极的离子生成体(41)。离子生成体(41)在第二操作状况下被插入电解池部中。脱钙设备(20)被构造为在用于从水溶液去除离子的第一操作状况下和用于将离子再生到水溶液中的第二操作状况下操作，后者例如通过颠倒电势。本发明专利技术还涉及包括脱钙设备的家用器具和采用设备(20)对水溶液进行脱钙的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及脱钙设备。具体地，本专利技术涉及用于对水溶液进行脱钙的脱钙设备。本专利技术还涉及包括脱钙设备的家用器具和对水溶液进行脱钙的方法。
技术介绍
结垢(还称为钙化)在使用水(尤其是硬自来水)的许多日常器具中是个问题。这些日常器具的重复使用造成水垢堆积，这可以显著地降低由器具提供的功能的效率或质量。为了避免这一功能性降低并防止故障，需要定期清洁，以去除水垢，还称为除垢、脱钙或去钙。未能对装置进行除垢的后果可能包括例如，咖啡机中的结垢阻挡流体流动或隔离加热元件。在蒸汽熨斗中，生垢可以导致褐色水溅到衣物上。而且，基于超声换能器的空气加湿器中使用的硬自来水可以扩散白色垢尘。已知提供具有一次性芯(cartridge)(例如借助离子交换树脂)的脱钙设备。离子交换树脂通过用钠离子或钾离子替换钙离子和镁离子对水进行脱钙。然而，树脂用钠离子来替代水中的钙离子和镁离子，这使处理的水非常富钠。富钠水通常不适于泡茶、做豆奶或冲婴儿奶粉。备选地，电吸附可以用于处理水。正离子(例如钙)和负离子(例如碳酸氢根)由电极捕获，电极由施加在两个电极之间的电势来驱动。EP2402289描述了具有水软化装置的根据本专利技术的热水供给装置，水软化装置包括至少一对电极和；一对水裂解离子交换器，每个水裂解离子交换器具有正离子交换器和负离子交换器；流道，与水裂解离子交换器接触；以及入口和出口，它们与流道连通，并且加热后的热水被引导到水软化装置中。设备的维护是不需要的，设备的构造简单，设备的尺寸可以缩小，并且设备可以软化具有高硬度的原水并且用低功率消耗复原。US2004231976描述了用于液体的电化学净化或处理的装置，采用电化电池，其中，两个电极设置有离子交换膜，离子交换膜设置在两个电极之间，以划定多个通道。根据本专利技术，至少几个通道具有与它们关联的相应的第二电极(+,-)，以用于获得清洁物质或溶液，后者易于溶解和/或去除沉积在电池内部的可能的残留物和/或生垢。US5788826描述了用于从溶液流去除离子的电化学电池，包括具有第一电极和第二电极的壳体。至少一个水裂解离子交换膜位于电极之间，水裂解膜包括(i)面向第一电极的阳离子交换表面，和(ii)面向第二电极的阴离子交换表面。溶液流路径由水裂解膜限定。溶液流路径包括(i)用于流入的溶液流的入口，(ii)至少一个通道，其允许流入的溶液流流过水裂解膜的至少一个表面，以形成一个或更多个处理的溶液流，和(iii)单个出口，其组合处理的溶液流，以形成单个流出的溶液。优选地，溶液流路径包括单一且连续的通道，此通道流过水裂解膜的阳离子交换表面和阴离子交换表面两者，并且更优选地，连续不断地到处连接，并且从入口到出口大致连续地延伸。US2005029124描述了处理包括离子的流入溶液以获得流出溶液中的可选离子浓度的设备。设备包括电化学电池，电化学电池包括壳体，壳体包括第一电极和第二电极。水裂解离子交换膜在第一电极与第二电极之间，膜包括面向第一电极的阴离子交换表面和面向第二电极的阳离子交换表面，或者反之亦然。壳体还具有流入溶液入口和流出溶液出口，其中溶液通道允许流入溶液流过水裂解离子交换膜的阴离子和阳离子交换表面两者，以形成流出溶液。可变电压电源能够在离子交换阶段期间将第一电极和第二电极维持在多个不同电压。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基本缓解或克服上述问题的、用于对水溶液进行脱钙的设备和方法。本专利技术由独立权利要求来限定；从属权利要求限定有利的实施方式。根据本专利技术的一个方面，提供了用于对水溶液(诸如(自来)水)进行脱钙的脱钙设备(本文中还指示为“设备”)，脱钙设备包括：电解池部，被构造为接纳水溶液，电解池部包括第一电极布置和第二电极布置，尤其其中，第一电极布置包括第一电吸附电极，并且其中，第二电极布置包括第二电吸附电极；和离子生成体，尤其其中，离子生成体不被电连接(在电极的情况下是“浮动电极”)，其中脱钙设备被构造为在用于从水溶液去除离子的第一操作状况下操作，并且脱钙设备被构造为在用于将离子再生到水溶液中的第二操作状况下操作，其中，离子生成体在第二操作状况下被插入在电解池部中。因此，离子生成体可能生成离子(氢阳离子和氢氧根阴离子)，以平衡从第一电极布置和第二电极布置两者再生的离子的电荷。离子生成体还可以能够用于大致阻挡第二操作状况期间从电解池内部的第一电极布置和第二电极布置再生的离子之间的复合。因此，在特定实施方式中，离子生成体被构造为生成(在使用期间)氢阳离子和氢氧根阴离子，以平衡从第一电极布置和第二电极布置两者再生的离子的电荷，并且其中，离子生成体被构造为阻挡第二操作状况期间从电解池内部的第一电极布置和第二电极布置再生的离子之间的复合。凭借该布置，可能帮助提供对例如家用器具中的水溶液的简单且高效的脱钙。因此，最小化设备中的结垢，所以可以提高器具的性能并且延长其操作寿命。本文中，术语“第一电极布置”、“第二电极布置”、“第一电吸附电极”和“第二电吸附电极”等可以各自独立地还指代多个第一电极布置、多个第二电极布置、多个第一电吸附电极和多个第二电吸附电极等。尤其，在实施方式中，脱钙设备被构造为操作在(a)空间和(b)时间中的一个或多个上彼此分开的第一操作状况和第二操作状况。这可以暗示脱钙设备和/或脱钙方法可以(分别)在批处理式过程和连续式过程中使用和执行。因此，第一操作状况和第二操作状况可以用相同的电解池单元相继执行，但还可以可选地在使用两个或更多个电解池单元时同时执行。因此，具有单个电解池单元的设备将通常分批应用(相继进行净化和再生)，而具有多于一个的电解池单元的设备可以分批应用或连续应用，其中后者选项具有连续过程的优点。因此，在实施方式中，脱钙设备被构造为操作在空间上彼此分开的第一操作状况和第二操作状况(即例如，在不同的电解池单元中)，并且在又一个实施方式中，脱钙设备被构造为操作在时间上彼此分开的第一操作状况和第二操作状况(即例如，在相同的电解池单元中，但在另一个时间(即，在净化阶段之后是再生阶段))。术语“操作状况”还可以称为“操作阶段”或“操作模式”等。本文中，术语“电解池单元”指的是包括第一电极布置和第二电极布置的单元。尤其，第一电极布置和第二电极布置由处理空间分开。进一步地，在第一电极布置与第二电极布置之间，可选地，可以设置离子生成体。离子生成体可以由此被构造为将电解池单元(或电解池部)分割为两个(单独的)电池。通过使用通过电解池单元的水溶液流或通过使用隔离装置(与离子生成体组合)(还参见下面)，(电解池单元的)两个电池部分可以大致彼此隔离(虽然在它们下游，但来自两个部分的水液体可以再次组合)。注意，当可以使用水裂解膜时，水裂解膜可以提供在相应两个电池部分之间的第三体积。如本文中描述的设备可以包括多个电解池，多个电解池在实施方式中可以被串联构造，在实施方式中被并联构造，并且在又一个(混合)实施方式中，它们中的一些可以串联构造且它们中的一些可以并联构造。离子生成体可以(在被插入时)被构造为大致阻挡从(面向的)相应第一电吸附电极和第二电吸附电极脱附的离子之间的复合，并且可以被构造为生成氢离子和氢氧根离子，尤其从而维持与这些脱附离子的电荷平衡。因此，术语“插入”尤其指示离子生成膜被构造在第一电极布置(更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱钙设备(5)，用于对水溶液进行脱钙，所述脱钙设备包括：电解池部(26)，被构造为接纳所述水溶液，所述电解池部包括第一电极布置(27)和第二电极布置(28)，其中所述第一电极布置(27)包括第一电吸附电极(34)，并且其中所述第二电极布置(28)包括第二电吸附电极(35)；离子生成体(7)，其中所述离子生成体不被电连接，所述脱钙设备被构造为在用于从所述水溶液去除离子的第一操作状况下操作，并且所述脱钙设备被构造为在用于将所述离子再生到水溶液中的第二操作状况下操作，其中所述离子生成体在所述第二操作状况下被插入在所述电解池部中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.06 EP 14154055.91.一种脱钙设备(5)，用于对水溶液进行脱钙，所述脱钙设备包括：电解池部(26)，被构造为接纳所述水溶液，所述电解池部包括第一电极布置(27)和第二电极布置(28)，其中所述第一电极布置(27)包括第一电吸附电极(34)，并且其中所述第二电极布置(28)包括第二电吸附电极(35)；离子生成体(7)，其中所述离子生成体不被电连接，所述脱钙设备被构造为在用于从所述水溶液去除离子的第一操作状况下操作，并且所述脱钙设备被构造为在用于将所述离子再生到水溶液中的第二操作状况下操作，其中所述离子生成体在所述第二操作状况下被插入在所述电解池部中。2.根据权利要求1所述的脱钙设备(5)，其中所述离子生成体被构造为生成氢阳离子和氢氧根阴离子，以平衡从第一电极布置和第二电极布置两者再生的所述离子的电荷，并且其中所述离子生成体被构造为阻挡所述第二操作状况期间从所述电解池内部的第一电极布置和第二电极布置再生的离子之间的复合。3.根据前述权利要求中任一项所述的脱钙设备(5)，其中所述脱钙设备被构造为操作在(a)空间和(b)时间中的一个或多个上彼此分开的所述第一操作状况和所述第二操作状况。4.根据权利要求1-3中任一项所述的脱钙设备(5)，其中所述离子生成体是水裂解膜(142)。5.根据权利要求1-3中任一项所述的脱钙设备(5)，其中所述离子生成体是插入电极(41)。6.根据权利要求4所述的脱钙设备(5)，其中所述水裂解膜(142)包括阴离子交换膜(144)和阳离子交换膜(146)，所述阴离子交换膜(144)和所述阳离子交换膜(146)被构造为阻挡在所述第二操作状况下从面向的相应第一电极布置(27)和第二电极布置(28)脱附的离子。7.根据权利要求6所述的脱钙设备(5)，其中所述水裂解膜(142)还包括布置在所述阴离子交换膜(144)与所述阳离子交换膜(146)之间的交换膜流间隔件(1142)。8.根据权利要求6或7所述的脱钙设备(5)，其中所述水裂解膜(142)还包括在所述阴离子交换膜(144)与所述阳离子交换膜(146)之间的质子传导材料。9.根据权利要求5所述的脱钙设备(5)，其中所述插入电极(41)的表面面积小于所述第一电极布置(27)和所述第二电极布置(28)中的每一个的表面面积。10.根据前述权利要求中任一项所述的脱钙设备(5)，还包括隔离装置(42)，在所述第二构造下，所述隔离装置(42)被构造为流体性地隔离所述电解池部(26)与用于接纳处理过的水溶液的处理过的水溶液部(22)。11.根据权利要求10所述的脱钙设备(5)，其中所述隔离装置(42)被构造为在所述第二操作状况下流体性地隔离所述第一电极布置(27)与所述第二电极布置(28)，并且其中所述隔离装置(42)位于所述离子生成体(7)上。12.根据前述权利要求中任一项所述的脱钙设备(5)，其中所述离子生成体(7)被构造为在所述第一操作状况下不在所述电解池部(26)，或其中所述离子生成体(7)在所述第一操作状况下被插入在所述电解池部(26)中。13.根据前述权利要求中任一项所述的脱钙设备(5)，被构造为在所述第一操作状况下，在具有低电势的所述第一电极布置(27)与具有高电势的所述第二电极布置(28)之间施加电压，以将所述离子吸引到电极布置并且从所述水溶液去除所述离子，并且被构造为在所述第二操作状况下颠倒极性，以在具有颠倒电势的所述第一电极布置与所述第二电极布置之间施加电压，使得所述第一电极布置具有高电势并且所述第二电极布置具有低电势，以再生从所述水溶液去除的所述离子。14.根据前述权利要求中任一项所述的脱钙设备(5)，包括电解池单元(126)，所述电解池单元包括所述第一电极布置(27)和所述第二电极布置(28)，还包括用...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·M·维许伦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL