CN113195419B - 水软化 - Google Patents
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Abstract
一种水软化装置，其具有至少一个第一电容器(12)和至少一个控制和/或调节单元(14)，所述至少一个控制和/或调节单元设置为用于控制和/或调节所述至少一个第一电容器(12)上的至少一个电压(Vk，Vk‘)和通过所述至少一个第一电容器(12)的水流，以用于将来自水的带电成分键合到所述第一电容器(12)上和/或从所述第一电容器排斥来自水的带电成分，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(14)在至少一个运行状态中设置为用于操控所述至少一个第一电容器(12)来连续将水软化。
Description
背景技术
水软化，即尤其主要去除CaCO3和微量的镁，尤其在家庭领域中主要通过三种不同的技术进行。一方面，通过离子交换器，其效率很高并且伴随着低的电能消耗，其中，必须周期性地更换“已消耗”的盐。此外，通过反渗透进行所述水软化，其中，将待净化的水挤压通过一个膜。反渗透伴随着高的电能消耗以及高的水消耗。此外，通过电容式去离子(Capacitive Deionisation，CDI)进行所述水软化。在此，水被泵送通过平板电容器。施加的电压将溶解在水中的离子吸走。在此，必须周期性地再生电极，由此使得运行不连续。
已经提出一种水软化装置，其具有至少一个第一电容器并且具有至少一个控制和/或调节单元，所述至少一个控制和/或调节单元设置为用于控制和/或调节至少一个第一电容器上的电压和通过至少一个第一电容器的水流，以用于将来自水的带电成分键合在第一电容器上和/或从第一电容器排斥来自水的带电成分。
发明内容
本发明从一种水软化装置出发，其具有至少一个第一电容器和至少一个控制和/或调节单元，所述至少一个控制和/或调节单元设置为用于控制和/或调节至少一个第一电容器上的电压和通过所述至少一个第一电容器的水流，以用于将来自水的带电成分键合在第一电容器上和/或从第一电容器排斥来自水的带电成分。
提出，所述至少一个控制和/或调节单元在至少一个运行状态中设置为用于操控电容器来连续将水软化。
水软化装置优选地设置为在流动技术方面在其他耗水单元的上游使用。在此例如可以想到，水软化装置与耗水的厨房机器、例如洗碗机结合使用。也可以想到，在用于住宅单元、尤其住宅建筑的水供给和/或用于工业单元、尤其工厂或种植园的水供给中使用水软化装置。优选地，水软化装置设置为用于处理建筑水网、尤其家庭水网的供水。
“水软化装置”尤其应理解为设置为用于减少水中、尤其水管路中的颗粒、尤其石灰的装置。为此，水软化装置优选地布置在水供给装置、尤其水管路上。水软化装置优选地在流动技术方面在水供给装置、尤其水管路上布置在耗水单元的上游。水软化装置优选地构造为与未经净化的硬水连接。水软化装置优选地将水软化并且为连接在其下游的单元供应软的、经净化的产物水。
“硬水”尤其应理解为由水供给设施、尤其水厂、饮用水供应厂等提供的作为水供给、尤其作为饮用水供给的水，并且没有经历过进一步净化，尤其没有经历过脱钙。
“软化”应优选地理解为去离子化，尤其是脱钙。“去离子化”应理解为至少基本上从含离子的混合物、尤其水性混合物中去除带电成分、尤其离子成分。优选地应实现带电成分优选至少10％、特别优选至少50％、非常特别优选至少90％的减少。“脱钙”应理解为从含石灰的混合物、尤其含石灰的含水混合物中至少基本上去除石灰、尤其CaCO3和微量的镁。优选地应实现石灰含量优选至少10％、特别优选至少50％、非常特别优选至少90％的减少。水软化装置优选地集成在水供给装置、尤其耗水单元中。“水供给装置”应优选地理解为布置在耗水单元与水管路和/或与另一蓄水装置之间的单元。可以想到，水供给装置包括用于引导水的至少一个软管和/或管道或类似物。也可以想到，水供给装置例如包括用于引导水的泵和/或用于调节水温的加热模块。优选地，水供给装置不具有连接在水软化装置上游的泵。优选地，通过施加在水供给装置上的管路压力来将水引导通过水软化装置。优选地，水供给装置不具有连接在水软化装置下游的蓄水池。优选地，在水软化装置的每个运行状态下，都会根据需求连续地将水软化并将水传递到水输出端。
水软化装置至少设置为用于将水软化。水软化装置设置为用于连续地提供软化水。“连续地提供软化水”应理解为，水软化装置能够在每个运行时刻提供直接经软化的水、尤其提供水供给装置的淡水以供提取。水软化装置尤其在每个运行时刻都能够用于直接的水软化。水软化装置构造为不具有蓄水池。水软化装置尤其构造为用于满足对软化水的持续需求。水软化装置尤其在每个运行时刻都将水软化。有利地，水软化装置在每个运行时刻都将软化水传递至可能的耗水器。水软化装置优选地设置为根据需求将水软化。水软化装置优选地如此构造，使得在每个运行时刻都能够给连接在下游的耗水器供给基本上按需软化的水。“基本上按需软化的水”应优选地理解为如下水量：所述水量被软化并且除了水管路中的水残留物外未被稀释，所述水量在软化过程后被直接输送给耗水器并且相应于耗水器所期望的软化水量。水软化装置尤其可以有利地满足对软化水的连续消耗。优选地，由水软化装置在每个运行时刻将基本上按需软化的水传递至可能的耗水器。
所述至少一个第一电容器优选地由电气电容器形成。第一电容器包括至少一个第一电极。至少一个第一电容器包括至少一个另外的电极。也可以想到，至少一个第一电容器包括多个第一电极和多个另外的电极。“多个”在此尤其应理解为大于一、尤其大于五的数量。可以想到，至少一个第一电容器具有与所述另外的电极不同数量的第一电极。电极优选地在至少一种运行状态中旋转。电极优选地具有小于1mm的间距。至少一个第一电容器的电极优选地由碳、尤其多孔碳、优选纳米多孔碳制成。可以想到，电极由石墨、由石墨烯和/或碳纳米管和/或由包括碳纳米管的复合材料构造。在一种运行状态中，电极优选地为溶解的离子提供吸附位。有利地，电极可以稳健地构造并且构造为具有大的表面。
在一种运行状态中，在至少一个第一电极和至少一个另外的电极之间施加电压。至少一个第一电极上的电压值优选地与至少一个另外的电极上的电压值反向等值。“反向等值”尤其应理解为一个值除了正负号之外等于另一个值。所施加的电压产生带负电的至少一个第一电极和同等强度但带正电的至少一个另外的电极。还可以想到，电极被以反转的方式充电。还可以想到，至少一个电极与水软化装置的电接地端连接。
至少一个第一带电电极在至少一个运行状态中与未经净化的水直接接触。至少一个另外的带电电极在至少一个运行状态下与未经净化的水直接接触。至少一个第一电极上的负电荷将来自未经净化的水的带正电成分键合到所述至少一个第一电极上。至少一个另外的电极上的正电荷将来自未经净化的水的带负电成分键合到所述至少一个另外的电极上。电压的量值与电容器的去离子强度成正比。“去离子强度”应优选地理解为从水中去除的带电成分的数量。电容器的电流密度优选位于10-50mA/cm2的范围中。
还可以想到在所述至少一个第一电极和所述至少一个另外的电极之间的相反的电荷分布。在这种情况下，至少一个第一电极上的正电荷将来自未经净化的水的带负电成分键合到所述至少一个第一电极上。在这种情况下，至少一个另外的电极上的负电荷将来自未经净化的水的带正电成分键合到所述至少一个另外的电极上。在至少一种运行状态中，经软化的产物水在流动技术方面布置在所述至少一个电容器下游。
水软化装置包括至少一个控制和/或调节单元。所述至少一个控制和/或调节单元设置为用于控制对软化水的连续提供。“控制和/或调节单元”尤其应理解为具有至少一个控制电子装置的单元。“控制电子装置”尤其应理解为具有处理器单元、存储单元以及存储在该存储单元中的运行程序的单元。控制和/或调节单元优选是如下构件：该构件设置为用于至少控制和/或调节水软化装置的电气构件、尤其电子构件。水软化装置的控制和/或调节单元至少设置为用于给用于控制的任何阀和/或电容器供给电压。还可以想到，控制和/或调节单元包括至少一个传感器元件，以用于调节由控制和/或调节单元控制的变量。
可以想到，水软化装置包括至少一个、优选至少三个、特别优选至少五个止回阀。可以想到，水软化装置包括电的至少一个针阀，所述至少一个针阀优选地在流动技术方面布置在所述至少一个第一电容器上游并且在流动技术方面布置在所述至少一个另外的电容器上游。
通过根据本发明的水软化装置的构型，能够有利地提供一种连续地提供软化水的水软化装置。由此有利地实现：不产生等待软化水的时间。有利地，可以构造一种低维护的水软化装置。有利地，可以构造一种运行成本有利的水软化装置。有利地，可以减少维护易发性。
此外提出，控制和/或调节单元设置为仅通过外部的管路压力来控制水输出。“管路压力”应理解为如下压力：借助该压力使未经净化的水从水供给设施、尤其水供给管路(例如尤其城市水供给管路)到达水软化装置。“仅通过外部的管路压力来控制水输出”应理解为，管路压力引导水通过至少一个第一电容器以进行水软化，并且管路压力引导用于水输出的软化水通过控制和/或调节单元。水软化装置构造为无泵。优选地，水软化在对管路压力没有任何附加压缩的情况下进行。有利地，可以避免由于泵修理而导致的停机时间。与现有技术相比，水软化装置的能量消耗可以有利地降低，尤其是降低多至54％。替代地可以想到，尤其在低压管路的情况下，水软化装置包括至少一个泵。在这种情况下，该泵设置为用于增强管路压力和/或用于维持在水通过水软化装置的路径上的压力。在这种情况下，泵设置为用于支持将未经净化的水引导通过水软化装置。替代地，也可以想到多个泵，尤其是针对水软化装置的每个电容器各一个泵。
此外提出，水软化装置具有至少一个另外的电容器，所述至少一个另外的电容器在流动技术方面与所述至少一个第一电容器并联地布置，用于将来自水的带电成分键合到电容器上和/或从电容器排斥来自水的带电成分。由此有利地提高水软化装置的软化效率。有利地，可以减轻第一电容器的负担。“软化效率”应理解为由水软化装置在一个时刻最多能够输送的经软化的产物水的量。至少一个另外的电容器至少在其作用方式方面与第一电容器相同。至少一个另外的电容器优选在其结构型式方面与第一电容器相同。可以想到，至少一个另外的电容器具有与第一电容器不同的结构型式。可以想到，电容器的任何部件、尤其电极的数量不同，和/或电容器的任何部件、尤其电极的材料不同，和/或电容器的任何部件、尤其电极的尺寸不同。在至少一个运行状态中、优选在每个运行状态中，在流动技术方面都有经软化的产物水布置在至少一个第一电容器的下游和/或至少一个另外的电容器的下游。
此外提出，控制和/或调节单元包括切换元件，该切换元件设置为用于以周期性的间隔反转所述至少一个第一电容器上和所述至少一个另外的电容器上的至少一个电压。有利地构造一种水软化装置，其确保在每个运行时刻都基本上按需地进行水软化。有利地提供一种水软化装置，其设置为用于在每个运行时刻都通过至少一个电容器执行直接的水软化。有利地提供一种水软化装置，其包括低维护的电容器。有利地，通过反转电压，以规律的时间间隔从处于清洁切换位置中的电容器上去除积聚在电容器上的离子。有利地，通过省去泵来构造一种低能耗的、尤其是能耗减少50％的水软化装置。有利地，通过省去泵来构造一种低维护的水软化装置。“周期性的间隔”应优选地理解为重复的时间间隔、尤其重复的恒定的时间间隔。优选地，切换元件在运行期间在同一时刻反转第一电容器上的电压和另外的电容器上的电压。优选地，切换元件设置为在另一时间间隔后，尤其在与电压的第一转换中相同的时间间隔后将第一电容器上的电压切换回初始电压。优选地，该切换元件设置为使切换过程的时间间隔匹配于水软化装置的水消耗。可以想到，时间间隔保持等长。替代地可以想到，时间间隔变得更短和/或更长的变化。有利地，可以构造一种在每个运行时刻都能以最佳能量状态工作的水软化装置。优选地，电容器上的电压反转将电容器从去离子切换位置转换到清洁切换位置，反之亦然。该切换元件尤其设置为用于将所述至少一个第一电容器和所述至少一个另外的电容器反复地从去离子切换位置带入到清洁切换位置中，并且在限定的时间间隔后又带回到去离子切换位置中。去离子切换位置应理解为以下切换位置：在首次或在清洁后将新的、尤其经极性反转的电压施加到电容器的至少两个电极上时，该电容器被切换到该切换位置。“清洁切换位置”应理解为以下切换位置：当电容器的至少两个电极之间的电压相比于去离子切换位置的情况极性反转时，该电容器被切换到该切换位置。“极性反转”尤其应理解为电荷载体正负号的反转，其中，电压强度不必相同。优选地，清洁切换位置中的电压低于去离子切换位置中的电压。可以想到，用提取自废水网络的水来供给在清洁切换位置中运行的至少一个电容器。有利地，可以构造一种环境友好型和/或材料友好型水软化装置。有利地，能够实现95％的水再生率。
此外提出，水软化装置具有至少一个减压阀，所述至少一个减压阀在流动技术方面布置在所述至少一个第一电容器的上游，用于降低管路压力。至少一个减压阀优选地设置为用于将存在于至少一个第一电容器上的压力带到所设置的、尤其对电容器有利的值。有利地避免了至少一个第一电容器的过载。有利地，所述至少一个第一电容器被供给足够的水压。“减压阀”应优选地理解为以下阀：该阀将输入侧上现有的压力改变为输出侧上较低的压力。减压阀尤其构造为减压器。优选地，在流动技术方面在至少一个第一电容器上游布置有至少一个、尤其恰好一个第一减压阀。至少一个第一减压阀优选地设置为用于将在流动技术方面在第一电容器上游的未经净化的水的管路压力降低到运行压力。“运行压力”应理解为以下压力：在该压力下，电容器能够无损坏地运行，并且电容器下游的压力足够高、尤其对于家庭水网足够高，尤其大于0bar且小于15bar、优选大于1bar且小于12bar、特别优选大于3bar且小于10bar、非常特别优选大于/等于6bar且小于/等于10bar。至少一个第一减压阀优选地保护至少一个第一电容器免于超压。至少一个第一电容器有利地构造为被所述至少一个第一减压阀保护。还可以想到，有不同于一的数量(例如两个、三个等)的第一减压阀在流动技术方面布置在至少一个第一电容器的上游。至少一个第一减压阀优选地构造为电气减压阀和/或电子减压阀。替代地可以想到，至少一个第一减压阀构造为机械减压阀。
此外提出，用于降低管路压力的所述至少一个减压阀在流动技术方面布置在所述至少一个另外的电容器的上游。可以想到，在所述至少一个另外的电容器的上游布置有用于降低管路压力的至少一个另外的减压阀。有利地避免了至少一个另外的电容器的过载。有利地，至少一个另外的电容器被供给足够的水压。所述至少一个另外的减压阀优选地与第一减压阀相同地构造。所述另外的减压阀尤其构造为减压器。可以想到，在流动技术方面在至少一个另外的电容器上游布置有至少一个、尤其恰好一个另外的减压阀。在这种情况下，至少一个另外的减压阀优选地设置为用于将在流动技术方面在第一电容器上游的未经净化的水的管路压力降低到运行压力。至少一个另外的减压阀优选地保护至少一个另外的电容器免于超压。至少一个另外的电容器有利地构造为被所述至少一个另外的减压阀保护。替代地也可以想到，有不同于一的数量(例如两个、三个等)的另外的减压阀在流动技术方面布置在至少一个另外的电容器的上游。至少一个另外的减压阀优选地构造为电气减压阀和/或电子减压阀。替代地可以想到，至少一个另外的减压阀构造为机械减压阀。
此外提出，水软化装置包括至少一个第一阀，所述至少一个第一阀在流动技术方面布置在至少一个电容器的上游，用于调节供水。有利地，向至少一个电容器的供水至少部分地受到所述至少一个第一阀的限制。还可以想到，向至少一个电容器的供水至少部分地受到至少一个减压阀的限制。所述至少一个第一阀优选地构造为电气阀和/或电子阀。替代地可以想到，所述至少一个第一阀构造为机械阀。
此外提出，水软化装置包括至少一个另外的阀，所述至少一个另外的阀在流动技术方面布置在至少一个另外的电容器的上游，用于调节供水。有利地，向至少一个电容器的供水至少部分地受到所述至少一个另外的阀的限制。所述至少一个另外的阀优选地构造为电气阀和/或电子阀。替代地可以想到，所述至少一个另外的阀构造为机械阀。
此外提出，至少一个控制单元具有至少一个第一多通阀，所述至少一个第一多通阀用于控制来自至少一个第一电容器的水的流动方向，所述至少一个第一多通阀在第一位置中设置为用于使至少一个第一电容器与建筑水网耦合，在第二位置中设置为用于使所述至少一个第一电容器与废水网络耦合。至少一个第一多通阀优选地构造为至少三通阀、尤其恰好三通阀。可以想到，至少一个第一多通阀包括多于三个的通路。有利地，有至少两个通路构造为用于水软化装置的水传递。优选地，至少一个第一多通阀在流动技术方面布置在至少一个第一电容器下游。至少一个第一多通阀优选地构造为在第一位置中将软化水从水软化装置传递到建筑水网中。至少一个第一多通阀优选地构造为在第二位置中将硬水和/或清洁水从水软化装置传递到废水网络中。“清洁水”应理解为在对至少一个电容器进行清洁之后包含在水软化装置中的水。控制和/或调节单元优选地设置为用于控制所述至少一个第一多通阀。控制和/或调节单元优选地以电的方式、尤其通过电压来控制所述至少一个第一多通阀的水传递。
此外提出，至少一个控制和/或调节单元具有至少一个另外的多通阀，所述至少一个另外的多通阀用于控制来自至少一个另外的电容器的水的流动方向，所述至少一个第一多通阀在第一位置中设置为用于使至少一个另外的电容器与建筑水网耦合，在第二位置中设置为用于使所述至少一个另外的电容器与废水网络耦合。至少一个另外的多通阀优选地构造为至少三通阀、尤其恰好三通阀。可以想到，至少一个另外的多通阀包括多于三个的通路。也可以想到，至少一个另外的多通阀由至少两个多通阀构成。例如，四通阀单元可以由两个三通阀构成，其中，并不是所有通路都必须被连接。至少一个第一通路优选地构造为水软化装置的用于软化水的水管路。至少一个另外的通路优选地构造为水软化装置的废水传递。控制和/或调节单元优选地设置为用于控制所述至少一个另外的多通阀。控制和/或调节单元优选以电的方式、尤其通过电压来控制所述至少一个另外的多通阀的水传递。至少一个另外的多通阀优选地构造为在第一位置中将软化水从水软化装置传递到建筑水网中。至少一个另外的多通阀优选地构造为在第二位置中将硬水和/或清洁水从水软化装置传递到废水网络中。
此外提出，控制和/或调节单元设置为用于以周期性的间隔控制至少一个第一多通阀和至少一个另外的多通阀的传递方向的反转。控制和/或调节单元优选地以与电容器的极性反转相同的周期性间隔来控制至少一个多通阀和至少一个另外的多通阀以反转它们的传递方向。至少一个第一多通阀优选地将来自去离子切换位置中的至少一个第一电容器的软化水引导到建筑水网中。至少一个另外的多通阀优选地将来自去离子切换位置中的至少一个另外的电容器的软化水引导到建筑水网中。至少一个第一多通阀优选地将来自处于清洁切换位置中的至少一个第一电容器的硬水和/或未经净化的水引导到废水网络中。至少一个另外的多通阀优选地将来自处于清洁切换位置中的至少一个另外的电容器的硬水和/或未经净化的水引导到废水网络中。优选地，控制和/或调节单元尤其同时地并且以周期性的间隔控制至少一个第一电容器的切换位置、至少一个另外的电容器的切换位置、至少一个第一多通阀的切换位置和至少一个另外的多通阀的切换位置。水软化装置有利地构造为用于连续地输送软化水。优选地，至少一个第一电容器在每个运行时刻都与至少一个另外的电容器处于不同的、尤其相反的切换位置中。
此外，提出一种用于运行根据本发明的水软化装置的方法和/或一种具有根据本发明的水软化装置的家庭用水供给系统。优选地，在至少一个方法步骤中，由至少一个第一减压阀将水的管路压力降低至水软化装置中的运行压力。优选地，在至少一个另外的方法步骤中，使至少一个第一电容器在去离子切换位置中运行。优选地，在至少一个尤其与所述另外的方法步骤并行的方法步骤中，使至少一个另外的电容器在清洁切换位置中运行。此外，在至少一个方法步骤中，尤其将来自去离子切换位置中的至少一个第一电容器的水引导到至少一个第一多通阀和至少一个另外的多通阀的共同的传递方向中。优选地，在至少一个方法步骤中，将来自清洁切换位置中的至少一个另外的电容器的水引导到至少一个另外的多通阀的单独的传递方向中。优选地，在至少一个方法步骤中，测量未经净化的硬水的离子含量。优选地，在至少一个方法步骤中，以取决于未经净化的硬水的离子含量的周期性间隔尤其同时地反转至少一个第一电容器和至少一个另外的电容器的切换位置以及至少一个第一多通阀和至少一个另外的多通阀的传递方向。优选地，在至少一个方法步骤中，以周期性的间隔尤其同时地反转至少一个第一电容器和至少一个另外的电容器的切换位置以及至少一个第一多通阀和至少一个另外的多通阀的传递方向，所述周期性的间隔优选最大10min、特别优选最大3min、非常特别优选最大2min。优选地，在至少一个方法步骤中，通过至少一个第一阀和至少一个另外的阀以未经净化的水给处于清洁切换位置中的至少一个电容器供给未经净化的可用水的最大20％、优选最大10％、特别优选最大5％。优选地，在至少一个方法步骤中，通过至少一个第一阀和至少一个另外的阀以未经净化的水给处于去离子切换位置中的至少一个电容器供给未经净化的可用水的至少80％、优选至少90％、特别优选至少95％。优选地，在至少一个方法步骤中，测量未经净化的可用水的量。优选地，在至少一个方法步骤中，通过控制和/或调节单元由至少一个第一减压阀将未经净化的可用水的量调节至特定的量。优选地，在至少一个方法步骤中，测量去离子水的硬度。优选地，在至少一个方法步骤中，测量未经净化的水的硬度。
根据本发明的水软化装置不应限于上述应用和实施方式。根据本发明的水软化装置尤其可以具有与本文所提及的各个元件、构件和单元的数量不同的数量，以实现本文所述的作用方式。此外，对于在本公开中说明的值范围，位于所提及的极限内的值也应被视为公开并且可以任意使用。
附图说明
其他优点从以下附图描述中得出。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含许多特征的组合。本领域技术人员还符合目的地单独考虑这些特征，并将它们组合为有意义的其他组合。
附图示出：
图1示出根据本发明的示意性的水软化装置；
图2示出去离子切换位置中的根据本发明的电容器；
图3示出清洁切换位置中的根据本发明的电容器；
图4示出用于运行根据本发明的水软化装置的方法流程图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出根据本发明的水软化装置10。水软化装置10包括第一电容器12。第一电容器12构造为用于将来自水的带电成分键合到第一电容器12上和/或从第一电容器排斥来自水的带电成分(参见图2和3)。水软化装置10包括一个另外的电容器16。所述另外的电容器16在流动技术方面布置在第一电容器12旁边。所述另外的电容器16构造为用于将来自水的带电成分键合到所述另外的电容器16上和/或使所述另外的电容器排斥来自水的带电成分(参见图2和3)。图2示出处于去离子切换位置中的电容器12、16。水流过电容器12、16的两个多孔电极44、44‘之间的区域。电压Vk施加在两个所示的电极44、44‘之间。正离子被从水中牵引到带负电的电极44上并键合在那里。负离子被从水中牵引到带正电的电极44‘上并键合在那里。正负电极44、44‘彼此相对置地布置。收集器46、46‘位于电极44、44‘的下游。收集器46、46‘能够接收或释放电荷、尤其电极44、44‘上的所键合的离子。
图3示出清洁切换位置中的电容器12、16。水流过电容器12、16的两个多孔电极44、44‘之间的区域。水流过电容器12、16的两个多孔电极44、44‘之间的区域。电压Vk‘施加在所示的两个电极44、44‘之间。电压Vk‘与去离子切换位置中的电压Vk相反。正离子从正电极44释放到水中。负离子从正电极44‘释放到水中。正负电极44、44‘彼此相对置地布置。收集器46、46‘位于电极44、44‘的下游。收集器46、46‘能够接收或释放电荷、尤其电极44、44‘上的所键合的离子。
水软化装置10包括减压阀20。减压阀20在流动技术方面布置在第一电容器12上游。减压阀20在流动技术方面布置在所述另外的电容器16的上游。减压阀20构造为用于降低管路压力。减压阀20在水软化装置10中布置为到达的管道水48的第一站。减压阀20在输入侧尤其通过水表与水网连接。
水软化装置10包括至少一个第一阀22。第一阀22在流动技术方面布置在第一电容器12上游。第一阀22构造为用于调节供水。第一阀22构造为用于调节给第一电容器12的供水。第一阀22在流动技术方面布置在减压阀20下游。水软化装置10包括至少一个另外的阀24。所述另外的阀24在流动技术方面布置在所述另外的电容器16上游。所述另外的阀24构造为用于调节供水。所述另外的阀24构造为用于调节给所述另外的电容器16的供水。所述另外的阀24在流动技术方面布置在减压阀20下游。在减压阀20的输出侧，管道朝第一阀22的方向和朝所述另外的阀24的方向分开。第一阀22和所述另外的阀24在流动技术方面彼此并联地布置。
水软化装置10包括控制和/或调节单元14。控制和/或调节单元14具有第一多通阀26，该第一多通阀用于控制来自第一电容器12的水的流动方向，该第一多通阀在第一位置中设置为用于使第一电容器12与建筑水网42耦合，在第二位置中设置为用于使第一电容器与废水网络40耦合。第一多通阀26构造为三通阀。第一多通阀26具有一个输入端和两个输出端。第一多通阀26的输入端通过管路与第一电容器12耦合。第一多通阀26的第一输出端通过管路与建筑水网42连接。第一多通阀26的第二输出端通过管路与废水网络40连接。控制和/或调节单元14控制第一多通阀26，以便将水软化装置10中的水的流动方向调节到第一传递方向30和一个另外的传递方向32上。控制和/或调节单元14控制第一多通阀26，以便调节水软化装置10的水的流动方向，将废水传递到废水网络40中并且将去离子的使用水传递到建筑水网42中。
至少一个控制和/或调节单元14具有至少一个另外的多通阀28，所述至少一个另外的多通阀用于控制来自所述至少一个另外的电容器16的水的流动方向，所述至少一个另外的多通阀在第一位置中设置为用于使至少一个第一电容器12与建筑水网42耦合，在第二位置中设置为用于使所述至少一个第一电容器与废水网络40耦合。所述另外的多通阀28构造为三通阀。所述另外的多通阀28具有一个输入端和两个输出端。所述另外的多通阀28的输入端通过管路与另外的电容器16连接。所述另外的多通阀28的第一输出端通过管路与建筑水网42连接。所述另外的多通阀28的第二输出端通过管路与废水网络40连接。控制和/或调节单元14控制所述另外的多通阀28，以便将水软化装置10中的水的流动方向调节到附加的第一传递方向34(尤其将废水传递到废水网络40中)和一个附加的另外的传递方向36(尤其将去离子的使用水传递到建筑水网42中)上。控制和/或调节单元14控制第一多通阀26，以便调节水软化装置10的水的流动方向，将废水传递到废水网络40中并且将去离子的使用水传递到建筑水网42中。
第一多通阀26和所述另外的多通阀28具有共同的传递方向38。第一多通阀26和所述另外的多通阀28具有用于将软水装置10的去离子的使用水传递至建筑水网42的共同的传递方向38。第一多通阀26具有用于将水软化装置10的废水传递到废水网络40中的第一传递方向30，所述第一传递方向构造为与所述另外的多通阀28的用于水软化装置10的废水的附加的第一传递方向34分开。
控制和/或调节单元14控制水软化装置10。在运行状态下，控制和/或调节单元14控制软化水的连续输出。控制和/或调节单元14控制第一电容器12上的电压Vk、Vk‘。控制和/或调节单元14控制通过第一电容器12的水流。控制和/或调节单元14仅通过外部的管路压力来控制软水装置10的水输出。控制和/或调节单元14控制所述另外的电容器16上的电压Vk、Vk‘。控制和/或调节单元14控制通过所述另外的电容器16的水流。控制和/或调节单元14包括切换元件18。切换元件18设置为用于以周期性的间隔反转第一电容器12和另外的电容器16上的电压Vk、Vk‘。控制和/或调节单元14以周期性的间隔控制第一多通阀26的传递方向30、32的反转。控制和/或调节单元14以周期性的间隔控制第一多通阀26的传递方向34、36的反转。在控制和/或调节单元14将第一电容器12控制到清洁切换位置中的同时，控制和/或调节单元14将第一多通阀26的传递方向30、32控制到用于废水的第一传递方向30。在控制和/或调节单元14将第一电容器12控制到去离子切换位置中的同时，控制和/或调节单元14将第一多通阀26的传递方向30、32控制到用于去离子的使用水的所述另外的传递方向32。在控制和/或调节单元14将另外的电容器16控制到清洁切换位置中的同时，控制和/或调节单元14将另外的多通阀28的传递方向34、36控制到用于废水的附加的第一传递方向34。在控制和/或调节单元14将另外的电容器16控制到去离子切换位置中的同时，控制和/或调节单元14将另外的多通阀28的传递方向34、36控制到用于将去离子的使用水传递到建筑水网42的另外的传递方向32。水软化装置10例如可以构造为家庭用水供给系统的一部分。至少一个第一电容器12和至少一个另外的电容器16在其切换位置方面交替地运行。
在图4中示意性地示出用于运行根据本发明的水软化装置10的方法。在管路压力调节步骤50中，由控制和/或调节单元14通过调节减压阀20来将未经净化的水、尤其淡水的管路压力减小到运行压力。在至少一个后续的测量步骤52中，测量未经净化的硬水的离子含量。在至少一个测量步骤52中，测量未经净化的硬水的可用量。在至少一个接下来的供给步骤54中，通过另外的阀24和减压阀20以未经净化的水给处于清洁切换位置中的至少一个电容器12、16供给未经净化的可用水的、尤其淡水的5％。在至少一个供给步骤54中，通过第一阀22和减压阀20以未经净化的水给处于去离子切换位置中的至少一个电容器12、16供给未经净化的可用水的、尤其淡水的95％。在至少一个供给步骤54中，通过阀22、24的打开时间来控制和/或调节给电容器的未经净化的水、尤其淡水的供给。在至少一个供给步骤54中，可选地，通过可电操控的针阀，借助针阀的打开时间来控制和/或调节给电容器的未经净化的水、尤其淡水的供给。在至少一个接下来的清洁步骤56中，至少一个另外的电容器16在清洁切换位置中运行。在至少一个清洁步骤56中，处于清洁切换位置中的至少一个电容器12、16被流过的水清洁，其中，所积聚的离子被从电极44、44‘冲洗掉。在至少一个清洁步骤56中，用于清洁电容器12、16的水富含有离子、尤其富含有20倍的离子。在至少部分地与清洁步骤56同时运行的至少一个去离子步骤58中，至少一个第一电容器12在去离子切换位置中运行。在至少一个去离子步骤58中，流过的水被处于去离子切换位置中的至少一个电容器12、16软化。在至少一个接下来的打开步骤60中，控制和/或调节单元14控制或调节第一阀22、所述另外的阀24和减压阀20的打开时间。在至少一个接下来的传递步骤62中，将来自处于去离子切换位置中的至少一个电容器12、16的水引导到至少一个第一多通阀26和所述另外的多通阀28的共同的传递方向38中。在至少一个传递步骤62中，将来自处于清洁切换位置中的至少一个电容器12、16的水引导到至少一个另外的多通阀28的单独的传递方向30中。在至少一个接下来的调节步骤64中，以取决于未经净化的硬水的离子含量的周期性间隔来反转、尤其同时反转所述至少一个第一电容器和至少一个另外的电容器12、16的切换位置以及所述至少一个第一多通阀26和至少一个另外的多通阀28的传递方向30、32、34、36。在至少一个后续的测量步骤66中，测量去离子水的硬度。在至少一个接下来的极性反转步骤68中，控制或调节电容器12、16上的电压Vk、Vk‘。在至少一个极性反转步骤68中，控制或调节电容器12、16上的电压Vk、Vk‘，以便进行清洁或去离子，或者以便设置和/或反转切换位置。在至少一个极性反转步骤68中，切断未经净化的硬水到被极性反转到清洁切换位置中的电容器12、16的流动。在至少一个极性反转步骤68中，被极性反转到清洁切换位置中的电容器12、16被切换到具有待丢弃的废水的流中。
Claims (11)
1.一种水软化装置，其具有至少一个第一电容器(12)和至少一个控制和/或调节单元(14)，所述至少一个控制和/或调节单元设置为用于控制和/或调节所述至少一个第一电容器(12)上的至少一个电压(Vk，Vk‘)和通过所述至少一个第一电容器(12)的水流，以用于将来自水的带电成分键合到所述第一电容器(12)上和/或从所述第一电容器排斥来自水的带电成分，其中，所述至少一个控制和/或调节单元(14)在至少一个运行状态中设置为用于操控所述至少一个第一电容器(12)来连续将水软化，其特征在于，所述控制和/或调节单元(14)设置为用于仅通过外部的管路压力来控制水输出，其中，所述水软化装置构造为不具有蓄水池。
2.根据权利要求1所述的水软化装置，其特征在于，设置至少一个另外的电容器(16)，所述至少一个另外的电容器在流动技术方面与所述第一电容器(12)并联地布置，以便将来自水的带电成分键合在所述至少一个另外的电容器(16)上和/或从所述至少一个另外的电容器排斥来自水的带电成分。
3.根据权利要求2所述的水软化装置，其特征在于，所述控制和/或调节单元(14)包括切换元件(18)，所述切换元件设置为用于以周期性的间隔反转所述至少一个第一电容器(12)上和所述至少一个另外的电容器(16)上的至少一个电压(Vk，Vk‘)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，设置至少一个减压阀(20)，所述至少一个减压阀在流动技术方面布置在所述至少一个第一电容器(12)的上游，用于降低所述管路压力。
5.根据权利要求2和4所述的水软化装置，其特征在于，所述至少一个减压阀(20)在流动技术方面布置在所述至少一个另外的电容器(16)的上游，用于减少所述管路压力。
6.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，设置至少一个第一阀(22)，所述至少一个第一阀在流动技术方面布置在所述至少一个第一电容器(12)上游，用于调节供水。
7.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，设置至少一个另外的阀(24)，所述至少一个另外的阀在流动技术方面布置在所述至少一个另外的电容器(16)上游，用于调节供水。
8.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(14)具有至少一个第一多通阀(26)，所述至少一个第一多通阀用于控制来自所述至少一个第一电容器(12)的水的流动方向，所述至少一个第一多通阀在第一位置中设置为用于使所述至少一个第一电容器(12)与建筑水网(42)耦合，并且在第二位置中设置为用于使所述至少一个第一电容器与废水网络(40)耦合。
9.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(14)具有至少一个另外的多通阀(28)，所述至少一个另外的多通阀用于控制来自所述至少一个另外的电容器(16)的水的流动方向，所述至少一个另外的多通阀在第一位置中设置为用于使所述至少一个另外的电容器(16)与建筑水网(42)耦合，并且在第二位置中设置为用于使所述至少一个另外的电容器与废水网络(42)耦合。
10.根据以上权利要求中任一项所述的水软化装置，其特征在于，所述控制和/或调节单元(14)设置为用于以周期性的间隔控制所述至少一个第一多通阀(26)和所述至少一个另外的多通阀(28)的传递方向(30，32，34，36)的反转。
11.一种用于运行根据权利要求1至10中任一项所述的水软化装置(10)的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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