專利名稱：裝有制備去離水部件的家用水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1中限定的家用水處理裝置。
現(xiàn)有技術(shù)在日常生活中公知的這種裝置是蒸汽熨斗。在這些裝置中，如果使用硬水，也就是水中的鈣、鎂離子的濃度相對(duì)較高的水，就會(huì)出現(xiàn)問題，原因是這些物質(zhì)將會(huì)以難溶鹽的形式沉積在部件(比如加熱器元件)上。這種沉積物還會(huì)導(dǎo)致效率下降或裝置損壞。
以前在這種裝置中，使用用電化學(xué)法制備的去離子水，通過電化學(xué)法來降低水中的鈣、鎂濃度，從而防止或至少阻止有害物質(zhì)沉積。為此，在裝置的水容器中使用兩個(gè)電極，并在兩電極間施加電壓差，由此使待去除的以及溶解在水中的物質(zhì)沉積在電極上。
這種公知裝置的缺點(diǎn)是，經(jīng)常需要維修。隨著時(shí)間的推移，由于類似鈣、鎂鹽的沉淀物將使電極效率降低，因此必須對(duì)電極進(jìn)行清洗或再生。在家用裝置中，這尤其是不利的，通常家用裝置不能按照規(guī)定的維修計(jì)劃進(jìn)行維修。去離子作用的降低會(huì)相反地影響裝置的使用壽命。另外，常常需要使用昂貴的裝置來補(bǔ)償可能需要的維修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種解決家用裝置中水的去離子問題的技術(shù)方案，使這種家用裝置很少需要維修，不需要周期性的更換沉積鹽飽和的部件。
為此目的，本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求1所述的裝置。
水的去離子化可以這樣進(jìn)行，使離子穿過膜，隨后從去離子區(qū)域去除，不需使離子沉積在電極上。
在電極間施加電壓差，在電壓差的影響下，使離子從處理的水中穿過膜，從而使離子從被處理水中得以去除。由此降低處理后水中的離子濃度，在水使用期間，阻止沉積物的產(chǎn)生。


下面結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說明，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的內(nèi)容。其中圖1是本發(fā)明裝置中去離子部件的第一實(shí)施例的剖視圖。
圖2是本發(fā)明裝置中去離子部件的第二實(shí)施例的剖視圖。
圖3顯示的是用于電蒸汽熨斗中的本發(fā)明裝置。
圖4顯示的是用于熨燙系統(tǒng)中的本發(fā)明裝置。
圖5是本發(fā)明裝置中去離子部件的第三實(shí)施例的剖視圖。
優(yōu)選實(shí)施例說明圖1顯示的是本發(fā)明裝置的去離子部件1。去離子部件1包括一個(gè)用于容納水的貯水器10，比如該貯水器可以設(shè)置在電熨斗中。輸水管道20連接貯水器10。泵70安裝在輸水管道上，把水從貯水器泵給電熨斗中的產(chǎn)生蒸汽的加熱器和/或電熨斗的噴霧嘴。
陰極35和陽極45靠近輸水管道20。陰極35與陽極45彼此之間的距離是，在陰極35和陽極45之間施加電壓差的時(shí)，陰極35與陽極45之間的區(qū)域50內(nèi)存在的水能夠發(fā)生去離子化。
陰極35位于區(qū)域30內(nèi)。在區(qū)域30以基本上不透水的方式由墻31與貯水器10隔開。墻31的一部分正對(duì)著陽極45，并且靠近去離子區(qū)域50的那一部分為陽離子膜32。這種膜市場(chǎng)有售，例如，由DuPont公司生產(chǎn)的商標(biāo)名為Nafion的膜，它具有這樣的特性，只允許陽離子比如Ca2+和Mg2+通過，但是阻擋其它粒子，比如水分子。
陰極35與直流電源65相連。在該實(shí)施例中，陰極35由不銹鋼絲網(wǎng)制成。區(qū)域30中容納有水，水是一種適合于傳送和溶解離子的介質(zhì)。
陽極45由其上有孔46的石墨板制成。此外，例如，還可以使用表面涂有鉑的鈦絲網(wǎng)；然而，在該例子中使用石墨的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。電極45也與電源65連接。由于陰極35和陽極45相對(duì)設(shè)置，它們?cè)谀?2和陽極45之間形成了去離子區(qū)域50，存在于該區(qū)域的水都能被處理。在膜32和陽極45之間的間隙最好為0-2cm。
在運(yùn)行期間，貯水器10裝有常用的自來水。區(qū)域30也裝有水。此時(shí)，通過輸水管道20從貯水器10輸送水，在此期間，水要流經(jīng)去離子區(qū)域50。另外，在陰極35和陽極45之間保持有恒定的電壓差。優(yōu)選地，該電壓差保持在35-42.5V，因此不需要使用對(duì)用戶形成危險(xiǎn)從而需要特殊的安全措施的電壓，就可以實(shí)現(xiàn)良好的去離子化。大多數(shù)Ca2+和Mg2+在從流過去離子區(qū)域50時(shí)，在電壓差的作用下，通過陽離子膜從水中分離出來。結(jié)果，留在貯水器10中的水去除了大部分的不希望存在的離子。去除的離子存在于區(qū)域30中，并基本上保持溶解狀態(tài)，但也有可能沉積下來。在貯水器10中的水完全用盡時(shí)，在貯水器10再裝水之前，可以很容易地從陰極區(qū)域30中抽取其中溶解有離子的水。然后貯水器10和區(qū)域30兩者都再裝滿水，準(zhǔn)備再次使用該裝置。這樣區(qū)域30中水的更新可以一直以簡(jiǎn)單的方式，與貯水器的裝水結(jié)合起來，貯水器中裝有待處理的大部分水。這不僅適用于電熨斗，而且還適用于其它的經(jīng)常會(huì)有垢沉積的家用設(shè)備，比如咖啡壺，水壺，蒸汽發(fā)生器和其它水加熱設(shè)備，以及相對(duì)有限水量的有規(guī)律地裝填水的霧化器。在區(qū)域30中的水進(jìn)行更新期間，每次可以以非常簡(jiǎn)單的方式，排放掉從使用水中去除的，卻又未沉積在電極上的離子。
去離子部件的第二實(shí)施例如圖2所示。該去離子部件在貯水器10和陰極35的設(shè)置方面，與第一實(shí)施例中的去離子部件相似。因此對(duì)這些相對(duì)應(yīng)的部件就不再詳細(xì)說明了。該實(shí)施例的去離子部件的陽極45設(shè)置在陽極區(qū)域140中。陽極區(qū)域140通過隔墻141完全或基本上不透水地與貯水器10的主體空間分離開。隔墻141正對(duì)著陰極35，并且鄰近去離子區(qū)域50的部分為陰離子膜142。這種膜市場(chǎng)有售，例如由Electrosynthesis Co.Inc.(USA)生產(chǎn)的型號(hào)為ESC-7001的膜，它的特性是，只允許陰離子通過，但卻阻擋其它粒子，比如水分子。在膜32和膜142之間的空隙為0.5cm。
陰極35緊靠著陽離子膜32，陽極45緊靠著陰離子膜142。優(yōu)選地，在陰離子膜142與陽離子膜32之間的間隙小于陽極45與陽離子膜32之間的間隙，在陰離子膜142與陽離子膜32之間的間隙小于陰極35與陰離子膜142之間的間隙。
循環(huán)泵60設(shè)置在貯水器10中，用于攪伴其中的水。利用這種攪伴來改進(jìn)去離子工藝的效果。
在運(yùn)行過程中，如同第一實(shí)施例中一樣，在陰極35和陽極45之間保持恒定電壓差。優(yōu)選地，這一電壓差也保持在35-42.5V之間，這種電壓不會(huì)造成任何危險(xiǎn)，而且還能得到良好的去離子效果。隨后，流過區(qū)域50的水就以與上述實(shí)施例相似的方式去除其中的陽離子。另外，區(qū)域50中的陰離子透過膜142，進(jìn)入空間140中，由此從使用的水中去除。由此防止水的酸度提高。
在陰極區(qū)域30和陽極區(qū)域140之間連接有管道200。管道200連接著區(qū)域30和空間140。在使用期間，由于處理水中的陰離子和陽離子分別收集在空間140和30中，所以空間140中的水呈酸性，區(qū)域30中的水呈堿性。這將導(dǎo)致極高的酸度或極低的酸度，應(yīng)用時(shí)會(huì)腐蝕設(shè)備。區(qū)域30和140通過管道200相互連接來，因此兩個(gè)區(qū)域30和140中的成分可以相互中和。管道200為中空管道，在使用期間中空管道位于區(qū)域30和140的液面以下，因此使用時(shí)管道200在區(qū)域30和140之間形成水通路。
圖3是本發(fā)明的電熨斗400形式的裝置，電熨斗400設(shè)置有一個(gè)帶有去離子部件405的貯水器10。運(yùn)行所需的電壓由電壓控制單元65提供，在運(yùn)行狀態(tài)下，電壓控制單元通過軟線和插頭66與電源連接。電壓控制單元控制每一部分所需要的電壓。去離子部件通過通道407與加熱單元410連接。加熱單元410由電源65供電，把去離子水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽通過多個(gè)通道430流到底面420。在電熨斗400的底面附近，設(shè)置有加熱器元件415用于加熱底面420。加熱器元件415與電壓控制單元65連接。
在運(yùn)行過程中，貯水器10中裝有水。然后電壓控制單元65進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)與電源連接。從而給加熱器元件415供電，加熱器單元410和去離子部件405也一樣由電壓控制單元供電。在加熱期間，必須使加熱器元件415和加熱器單元410達(dá)到它們的運(yùn)行溫度，才能使去離子部件405的去離子區(qū)域50中的水去離子化。在部件加熱到它們的運(yùn)行溫度時(shí)，去離子區(qū)域50中的水已經(jīng)充分地去除了離子，從而可準(zhǔn)備待用。然后在操作熨斗供應(yīng)蒸汽時(shí)，從貯水器10中抽取去離子水。在產(chǎn)生連續(xù)蒸汽流期間，實(shí)際上每次都有一個(gè)暫停，在此期間進(jìn)行實(shí)際的熨燙。也可以利用這些暫停時(shí)間，在去離子區(qū)域中對(duì)水進(jìn)行去離子化。由于加熱期間和連續(xù)噴射蒸汽之間的暫停時(shí)期，可以對(duì)水進(jìn)行去離子化，因此在水供應(yīng)到加熱器元件10產(chǎn)生蒸汽之前，一直有機(jī)會(huì)對(duì)水進(jìn)行去離子化。在運(yùn)行狀態(tài)中，水從去離子區(qū)域50流過的同時(shí)也可以對(duì)水進(jìn)行去離子化。
從一開始運(yùn)行，去離子水就可以直接使用，不需要在使用家用裝置之前的額外的時(shí)間或附加的操作，這些家用裝置帶有加熱器元件或其它水處理部件，在裝置打開之后需要一段時(shí)間才能達(dá)到操作狀態(tài)。
本發(fā)明特別適用于如圖4所示的熨燙系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)蒸汽熨斗600，它帶有一個(gè)用于加熱底板的電加熱器元件610，和一個(gè)用于產(chǎn)生蒸汽的蒸汽單元620，蒸汽通過底板區(qū)域的通道625引到外面。該系統(tǒng)還包括一個(gè)基站660，它帶有一個(gè)如上所述的去離子單元670?；?60還設(shè)置有電壓控制單元675，電壓控制單元通過線路680與電源相連。電壓控制單元675為去離子單元670、加熱器元件610和蒸汽單元620提供所需的動(dòng)力。去離子單元670通過水管630與熨斗600中的蒸汽單元620連接。熨斗600通過電線640和電壓控制器645與基站的電壓控制單元675連接。
在運(yùn)行過程中，基站660通過線路680與電源連接。然后電壓控制單元675給去離子單元670和加熱器單元610、620供電。在加熱器單元610、620加熱到操作溫度期間，按照上述例子所述的方式對(duì)第一部分水進(jìn)行去離子化。當(dāng)溫度達(dá)到操作狀態(tài)時(shí)，就可以根據(jù)需要從去離子單元670向蒸汽單元620供水，這些水是在傳送期間被去離子化的。在操作期間，蒸汽單元620將水管630供應(yīng)的水變成蒸汽，并通過底板上的通道625把蒸汽供到外面。
該實(shí)施例有這樣一優(yōu)點(diǎn)，電熨斗本身可以設(shè)計(jì)的很輕，在基站的水量也可以很大，但是可以安心地操作電熨斗，沒有任何負(fù)面的影響。它可以長(zhǎng)期產(chǎn)生蒸汽，無需裝滿水的貯水器。
圖5所示的是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中去離子區(qū)域50容納在用于水的輸送管道300中。陰極區(qū)域30有一可關(guān)閉的裝填孔320，通過該孔320可以把水注入到區(qū)域30中。陽極區(qū)域140也設(shè)置有一可關(guān)閉的裝填孔310。管道300與位于去離子區(qū)域50的上游側(cè)的貯水器和位于下游側(cè)的輸送管道連接。如同前面的例子一樣，由兩塊膜32和142限定去離子區(qū)域50。如同前面的例子一樣，在運(yùn)行期間，電源65保持陽極45和陰極35之間恒定的電壓差，從而使流過區(qū)域50水中的離子得以去除。當(dāng)區(qū)域30和140中的水已經(jīng)離子飽和時(shí)，優(yōu)選地在此之前的早一點(diǎn)時(shí)間，通過各自的裝填孔320和310，容易地放出含有被去離子區(qū)域50除去的多種離子的水，然后換上新鮮水。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從以上明顯地得出，本發(fā)明不僅限于上述例子所描述的實(shí)施例和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種家用水處理裝置，包括處理水的部件(410；620)，在所述部件的上游，有在去離子區(qū)域50對(duì)待處理的水進(jìn)行去離子化的陰極(35)和陽極(45)，其特征在于它還包括有陰極隔板(31)，它把陰極區(qū)域(30)與所述的去離子區(qū)域50隔開，所述的陰極(35)位于所述的陰極區(qū)域(30)中，同時(shí)至少一部分陰極隔板(31)由陽離子膜(32)制成。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括有陽極隔板(141)，它把陽極區(qū)域(140)與所述的去離子區(qū)域50隔開，陽極(45)位于所述的陽極區(qū)域(140)中，同時(shí)至少一部分陽極隔板(141)由陰離子膜(142)制成。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于還包括有一管道(200)，它連接所述的陰極區(qū)域(30)與所述的陽極區(qū)域(140)。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于還包括一孔(320)，它與所述陰極區(qū)域(30)連接，用于更新所述陰極區(qū)域(30)中用于溶解離子的介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求2至4中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于還包括有一孔(310)，它與所述陽極區(qū)域(140)連接用于更新所述陽極區(qū)域(140)中用于溶解離子的介質(zhì)。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括用于輸送水的輸送管道(20，300)，所述的去離子區(qū)域(50)位于所述輸送管道(20，300)的上游或其中。
7.如權(quán)利要求2至6中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，還包括一個(gè)貯水器，所述的陰極區(qū)域(30)和所述的陽極區(qū)域(140)位于其中，以及一個(gè)用于攪動(dòng)水的，設(shè)置在所述的貯水器(10)中的攪伴部件(60)。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陰極(35)由不銹鋼絲網(wǎng)制成。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陽極(45)由石墨平板制成。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述石墨平板設(shè)置有孔。
11.如權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陽極(45)由其上有鉑涂層的鈦絲網(wǎng)制成。
12.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陽極(45)和所述的陰極(35)與直流電源(65)相對(duì)應(yīng)的電極棒連接，直流電源用于在所述的陰極(35)和所述的陽極(45)之間施加一恒定電壓差。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中恒定電壓差保持在35-42.5V之間。
14.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陽極(45)緊靠著所述的陰離子膜(142)。
15.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述的陰極(35)緊靠著所述的陽離子膜(32)。
16.如權(quán)利要求2至15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述陰離子膜(142)和所述陽離子膜(32)之間的間隙小于所述陽極(45)與所述陽離子膜(32)之間的間隙。
17.如權(quán)利要求2至16中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述陰離子膜(142)和所述陽離子膜(32)之間的間隙小于所述陰極(35)與所述陰離子膜(142)之間的間隙。
18.如上述任一權(quán)利要求所述的裝置，設(shè)計(jì)用來共同起動(dòng)去離子部件(405；670)和水處理部件(410；620)。
全文摘要
一種家用水處理裝置,包括處理水的部件(410;620),在所述部件的上游,有陰極(35)和陽極(45),用于在所述水處理之前在去離子區(qū)域(50)中對(duì)水進(jìn)行去離子化。陰極隔板(31)把陰極區(qū)域(30)與去離子區(qū)域(50)隔開,所述陰極(35)位于陰極區(qū)域(30)內(nèi),同時(shí)至少一部分陰極隔板(31)由陽離子膜(32)制成。這樣大大地簡(jiǎn)化了所需的維護(hù),離子不會(huì)沉淀在陰極上,就能夠從待處理水中去除,同液體一起從陰極區(qū)域去除。
文檔編號(hào)C02F1/46GK1355771SQ00803838
公開日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2000年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者G·D·茨瓦寧博格, H·L·戈, Y·方 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司