一种具有有限水垢沉积的电热水系统(101)包括容器(102)，该容器用于容纳水并且限定用于待加热的水的内部存储空间。存储在所述内部存储空间中的水可以由存在于内部存储空间中的电热元件(104)加热。另外，提供了阳极元件(105)和阴极元件(106)，其连接到或可连接到DC电源(107)以在阴极元件(106)与阳极元件(105)之间产生电势差。阴极元件(106)位于内部存储空间中邻近于加热元件(104)处。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电热水系统，包括容器，用于容纳水并且限定用于待加热的水的内部存储空间，该容器具有电热元件，用于加热存储在所述内部存储空间中的水；以及阳极元件和阴极元件，连接到或可连接到DC电源以在阴极元件与阳极元件之间产生电势差。 本专利技术进一步涉及一种电热水系统，包括中空主体，用于引导要加热的水，该中空主体具有内壁；电热元件，用于加热附着到所述内壁的水；以及阳极元件和阴极元件，连接到或可连接到DC电源以在阴极元件与阳极元件之间产生电势差。本专利技术进一步涉及一种包括电热水系统的水壶。本专利技术进一步涉及一种包括电热水系统的咖啡机。本专利技术进一步涉及一种包括电热水系统的熨斗。本专利技术进一步涉及一种包括电热水系统的洗涤机。
技术介绍
正如一般已知的那样，在水加热系统的使用期间在该系统中形成通常是碳酸钙的水垢。所涉及的基本化学反应是=Ca(HCO3)2 — CaC03+C02+H20。特别地，高硬度的水具有很高的倾向形成水垢淀积。溶于水并产生硬度的最重要的元素是Ca2+离子、Mg2+离子以及 HCO3-离子。水的总硬度(DH)被定义为每升中的Ca2+离子和Mg2+离子的毫摩尔的总数乘以 5. 6。暂时硬度用每升中的HCO3-离子的毫摩尔数目乘以2. 8来定义。水垢在水中的溶解度随着温度增加而降低。因此，特别是如加热元件那样的热烫表面容易被水垢覆盖。另外，水垢容易沉积在金属表面上。在典型的电热水系统中，加热元件由金属制成。这样的金属热水元件非常容易沉积水垢，因为其在操作性使用期间兼具金属表面和热烫表面。加热元件上的水垢沉积降低了加热元件的热效率，因此降低了电热水系统的总体效率。在本领域中，已经提出了电化学方法来防止水垢沉积在加热元件上。例如，US 6，871，014B2公开了具有所谓的阴极防护的电热水器。阴极防护是如下概念的一般使用的名称，即通过使得金属表面充当电化学电池的阴极来控制金属表面的腐蚀。在US 6，871，014B2的上下文中，阴极防护是通过在热水器内壁与加热元件之间产生电势差来实现的，其中热水器内壁用作阴极元件而加热元件用作阳极元件。在这一布置中，根据US 6，871，014B2,防止了热水器内壁的腐蚀，因为电化学效应防止了在热水器壁处发生腐蚀。 同时，H+离子形成在用作阳极元件的加热元件处，防止了在加热元件附近形成水垢。然而， 在这一配置中，加热元件容易被氧化，使得其需要由高度抗氧化的金属制成。由于热水器内壁用作阴极元件，0H—离子形成在热水器内壁附近，导致水垢由于 HCO3-离子变换为CO:离子而沉积在热水器内壁上。这导致电效率降低，因为水垢在一定程度上电绝缘用作阴极元件的热水器内壁。其需要定期的正确清理来防止这一效应。此外， 沉积的水垢将导致热水器内壁的外观变脏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电热水系统，其包括在导言部分限定的种类的用于容纳水的容器，其中防止了在加热元件和容器内壁两者上的水垢沉积。本专利技术的目的通过在权利要求1中所限定的电热水系统来实现。特别地，在根据本专利技术的电热水系统中，阴极元件在内部存储空间中邻近于加热元件处。在操作性使用中，在阴极处形成OH-离子。同时，热烫的加热元件在水中，特别是在接近于加热元件处引起紊流模式。由于阴极邻近于加热元件，在存在紊流的内部存储空间区域中形成Off离子。这引起所形成的OH-离子与已加热的水混合。所形成的0H—离子局部地增加了 PH，并且它们中的至少一部分将HC03_离子变换为CO:离子。CO:离子与存在于水中的Ca2+离子发生反应以形成水垢。紊流引起OH—离子在水中的良好分布。令人惊讶的是，水垢仅形成为微晶体。这些微晶体保持在水中并且不会或几乎不会沉积。由于其小尺寸，微晶体不会将水变浑浊。另外，防止水垢覆盖加热元件或容器壁。应当注意，阳极元件可以位于水容器中，或水容器壁上，乃至与容器壁集成。然而， 阳极元件不应当在阴极元件与加热元件之间，或者提供在加热元件上或与加热元件集成。在有利的实施例中，阴极元件和加热元件基本上定位在容器中心，从而使得水可以围绕阴极元件和加热元件自由地流动，没有妨碍其对流的障碍。这有助于所形成的OH—离子的适当混合，因此有助于进一步防止水垢形成。DC电源可以配置为输送在阴极元件与阳极元件之间的恒定的电压差。然而，贯穿本申请，将DC电源定义为如下设备，其将阴极元件与阳极元件之间的电压差的定向保持为恒定，电压差的值可以依赖于时间。本专利技术类型的电热水系统既可以用于家庭应用，也可以用于大规模工业应用。在根据本专利技术的电热水系统的优选实施例中，阴极元件被提供在加热元件上。这确保了 0H—离子形成在存在由于水的加热而引起的紊流的位置上以及确保了水由加热元件加热。这进一步提高了水垢微晶体形成的效率，从而降低了所形成的较大尺寸的水垢粒子的量，使得甚至更好地防止了水变浑浊和水垢沉积。另外，这减小了相对于加热元件正确地定位阴极元件的设计和生产工作量并且减小了电热水系统的设计和生产成本。在根据本专利技术的电热水系统的优选实施例中，将阴极元件和加热元件集成到一个部件中，从而如此地构成整体单元。由于这一集成，不需要投入设计工作量来相对于加热元件正确地定位阴极元件。这减小了设计成本。另外，OH—离子形成在加热元件处，进一步提高了水垢微晶体形成的效率。在根据本专利技术的电热水系统的优选实施例中，阳极元件由碳制成。如根据现有技术(例如US 6，871，014B2)已知的那样，推荐使用具有钼层的钛或铌基底来形成阳极元件。 令人惊讶的是，实验已经显示，当使用碳阳极时，防垢比使用备选阳极材料时更高效。在根据本专利技术的电热水系统的优选实施例中，其包括如下工具，该工具用于向位于容器的下部部分中的水添加紊流，以便向围绕加热元件和阴极元件的水添加紊流。用于向水添加紊流的工具可以例如是搅拌器或者注入到电热水系统中的空气流。用于向水添加紊流的工具位于容器的下部部分中意味着在使用期间，该用于向水添加紊流的工具在容器的通常填充有水的区域中。在这种配置中，除源于已加热的水的对流的紊流之外，用于向水添加紊流的工具在操作性使用期间在水中引入附加紊流。由用于向水添加紊流的工具引入的这一附加紊流有助于OH—离子和水的混合，从而提高了水垢微晶体形成的效率并且降低了所形成的更大尺寸的水垢粒子的量，使得甚至更好地防止了水变浑浊和水垢沉积。另外， 由于通过向水添加紊流而改善了 0H—离子的混合，可以形成更多的0H—离子，这例如通过在阳极元件与阴极元件之间施加比没有向水添加附加紊流时的情况更高的电势差来实现。随着溶液中有更多的OH—离子可用，提高了水垢微晶体形成的效率。在根据本专利技术的电热水系统的优选实施例中，其包括控制单元，用于在第一状态与第二状态之间基本上同时地切换DC电源和加热元件，在第一状态中，对加热元件加电以加热水，并且DC电源向阳极元件和阴极元件施加电压差，在第二状态中，关断加热元件和 DC电源。在这一实施例中，当加热元件不在工作时，在阳极元件与阴极元件之间没有电压差。当加热元件不在工作时，在水中将有更少的紊流或没有紊流。当在这种情况下在阳极元件与阴极元件之间施加电压差时，所形成的OH—离子将不通过水散布。这将引起增加的 OH—离子浓度。因此，形成水垢，该水垢很可能沉积在附近的加热元件上。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.02 EP 09154069.01.一种电热水系统(101)，包括容器(102)，用于容纳水并且限定用于待加热的水的内部存储空间，具有电热元件(104)，用于加热存储在所述内部存储空间中的水，以及阳极元件(10 和阴极元件(106)，连接到或可连接到DC电源(107)以在所述阴极元件(106)与所述阳极元件(105)之间产生电势差，其特征在于所述阴极元件(106)位于所述内部存储空间中邻近于所述加热元件(104)处。2.一种电热水系统(201，401)，包括中空主体002，402)，用于引导待加热的水，具有内壁(203，403)，电热元件004，404)，用于加热附着到所述内壁的水，以及阳极元件(205,405)和阴极元件(206，406)，连接到或可连接到DC电源(207,407)以在所述阴极元件006，406)与所述阳极元件(205,40 之间产生电势差，其特征在于所述阴极元件(206，406)附着到所述内壁(203，40 上邻近于所述加热元件(204，404)处。3.根据权利要求1或2的电热水系统(101，201，401)，其特征在于将所述阴极元件 (106，206，406)提供在所述加热元件(104，204，404)上。4.根据权利要求1或2的电热水系统(101，201，401)，其特征在于将所述阴极元件 (106，206，406)和所述加热元件(104，204，404)集成到一个部件中。5.根据权利要求2的电热水系统001，401)，其特征在于将所述阴极元件006，406)、 所述加热元件004，404)以及所述内壁(203，40 集成到一个部件中。6.根据前述权利要求中任一项的电热水系统，其特征在于所述阳极元件(105，205， 405)由碳制成。7.根据权利要求1或者根据引用权利要求1的...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·韦尔斯特拉，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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