EP4259872A1 - Wasserführendes elektrisches gerät und verfahren zum betreiben eines wasserführenden elektrischen geräts - Google Patents

Wasserführendes elektrisches gerät und verfahren zum betreiben eines wasserführenden elektrischen geräts

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EP4259872A1
EP4259872A1 EP21823825.1A EP21823825A EP4259872A1 EP 4259872 A1 EP4259872 A1 EP 4259872A1 EP 21823825 A EP21823825 A EP 21823825A EP 4259872 A1 EP4259872 A1 EP 4259872A1
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EP
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cathode
anode
water
electrochemical cell
partial solution
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EP4259872B1 (de
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Werner Strothoff
Daniel Ebke
Rainer Bicker
Sebastian Osswald
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Miele und Cie KG
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Definitions

  • the invention relates to a water-carrying electrical device and a method for operating a water-carrying electrical device.
  • the invention relates to a water-carrying electrical device that has an electrochemical cell and a method for operating the water-carrying electrical device.
  • the water-carrying electrical device is also referred to below as a device.
  • the invention therefore addresses the problem of providing a water-carrying electrical device and a method for operating a water-carrying electrical device that are inexpensive and require little installation space.
  • the electrochemical cell not only serves to produce electrolyte solutions in the form of the acidic partial solution and the alkaline partial solution, but also as a heating device.
  • the device does not require a separate, additional heating device, so that a component that is usually present in such devices is saved. This further saves installation space and costs. It is advantageous that, for cleaning, a higher application temperature can be used due to the electrochemical cell, despite the absence of a separately installed, additional heating device.
  • the invention relates to a water-carrying electrical device
  • an electrochemical cell which has a cathode arranged in a cathode space and an anode arranged in an anode space, which are spatially separated, the electrochemical cell being operable with either direct current or alternating current and being designed when it is a conductance transmitter containing agent and a DC voltage is applied to the anode and the cathode to produce an alkaline partial solution in the cathode compartment and separately an acidic partial solution in the anode compartment, and when an AC voltage is applied to them, in the cathode and anode compartment to heat located fluid.
  • the electrochemical cell has electrodes, i.e. an anode and a cathode, to which a DC voltage can be applied in order to subject an aqueous solution contained in it to electrolysis.
  • electrodes i.e. an anode and a cathode
  • a DC voltage can be applied in order to subject an aqueous solution contained in it to electrolysis.
  • acidic and alkaline partial solutions can be produced separately from a solution containing a conductivity sensor, such as water containing salt, with the acidic partial solution being produced at the anode and the alkaline partial solution being produced at the cathode.
  • the electrochemical cell has a cathode space, in which the cathode is accommodated, and an anode space, spatially separate therefrom, in which the anode is arranged.
  • These separately prepared partial solutions represent effective cleaning solutions that can be used for a cleaning process in the device.
  • the electrochemical cell therefore makes it possible to produce an acidic partial solution and an alkaline partial solution separately from a neutral starting material such as the solution containing the conductivity sensor, which can be heated by applying an AC voltage to the anode and the cathode, for example to a predetermined application temperature.
  • a neutral starting material such as the solution containing the conductivity sensor
  • the alkaline partial solution and the acidic partial solution can be used one after the other and not simultaneously in the cleaning process, the cleaning effect is increased and hygienic advantages can be achieved.
  • the alkaline partial solution has a higher cleaning effect, while the acidic partial solution can dissolve limescale and keep components that it flows through free of limescale and, in particular, remove inorganic dirt.
  • the acidic and alkaline partial solutions each have a higher acid or base capacity and can achieve better cleaning effects. Due to the possibility of continuing to heat these partial solutions in the electrochemical cell, their cleaning effect can be further increased.
  • the electrical cell is designed to be operated either with direct or alternating voltage.
  • the device preferably has a control unit with control electronics, which is designed to switch over from DC to AC voltage and vice versa before voltage is applied to the electrochemical cell.
  • the geometry with different electronic controls further reduces installation space and costs.
  • the water-carrying electrical device is, for example, a household appliance that is used commercially or privately.
  • the device is preferably a washing machine or a dishwasher.
  • the water receiving element is the tub.
  • the conductor-provider-containing agent is an agent that is designed to increase the conductance or the electrical conductivity of water.
  • the conductance-containing agent is preferably one or more salts.
  • the salt or salts can be part of a detergent.
  • the device is a washing machine and the items are textiles in the form of laundry to be washed.
  • the detergent can then be a detergent that is usually suitable for washing or for treating the laundry, such as a heavy-duty detergent, delicate detergent, fabric softener, stain remover, cleaning agent, etc.
  • the detergent also contains washing-active substances, so that the cleaning performance is further increased.
  • the cathode compartment and the anode compartment are preferably spatially separated from one another by means of an ion exchange membrane. This is a simple and inexpensive way of spatially separating the cathode compartment and the anode compartment and the partial solutions therein with different pH values.
  • the device preferably also has a chamber which is designed to store the acidic partial solution.
  • the chamber serves as an interim storage option for the acidic partial solution.
  • the device has a metering unit which is designed to meter the agent containing the conductivity sensor into the electrochemical cell.
  • the dosing unit can have several chambers in order to continue to dose the detergent or different detergents into the electrochemical cell at the same time or at different times.
  • the dosing unit preferably has a dosing pump which is designed to pump the detergent from the dosing unit into the electrochemical cell.
  • the means containing the conductivity sensor is preferably liquid, for example a salt-containing liquid detergent.
  • the device preferably has a circulation system which is designed to convey fluid from one area of the water absorption element through the cathode compartment and/or the anode compartment into a second area of the water absorption element. As a result, the alkaline partial solution and/or the acidic partial solution can be circulated through the water absorption element and the electrochemical cell. This further improves a cleaning performance.
  • the water-carrying electrical device can preferably be connected to a water connection and a control unit of the device is configured to automatically control a water supply from the water connection into the electrochemical cell.
  • a solution located in the electrochemical cell can continue to be diluted.
  • the agent containing the conductivity sensor can be supplied to the electrochemical cell as a concentrate which can be diluted.
  • the alkaline partial solution and/or the acidic partial solution can be further diluted as required.
  • the water-carrying electrical device can be connected to the water connection and the control unit of the device is configured to automatically control a water supply from the water connection into the water receiving element.
  • the invention also relates to a method for operating a water-carrying electrical device with a water absorption element and an electrochemical cell, which has a cathode arranged in a cathode compartment and an anode arranged in an anode compartment, which are spatially separated, the method having the following steps a) supply an agent containing a conductivity sensor into the electrochemical cell, b) generating an alkaline partial solution in the cathode compartment and an acidic partial solution in the anode compartment using the agent containing a conductivity sensor while applying DC voltage to the anode and the cathode, c) applying AC voltage to the anode and the cathode to heat fluid in the electrochemical cell, and d) feeding the alkaline partial solution into the water receiving element so that cleaning of the water receiving element and/or objects therein is performed.
  • steps c) and d) are preferably carried out in the order given, it also being possible for steps c) and d) to be carried out simultaneously.
  • the medium containing the conductivity sensor is conducted into the electrochemical cell.
  • the conductance transmitter-containing means of the electrochemical cell is in a predetermined amount supplied.
  • the medium containing the conductivity sensor is preferably liquid and can optionally be further diluted by feeding water into the electrochemical cell.
  • the conductivity of the water can be adjusted by means of the agent containing the conductivity sensor.
  • the conductivity or conductance is advantageously set in such a way that the electrochemical cell can be operated under constant conditions.
  • step b) the aqueous solution containing conductivity sensors is subjected to electrolysis, with the acidic partial solution being produced electrochemically in the anode compartment and the alkaline partial solution being produced in the cathode compartment.
  • step c) an AC voltage is applied to the anode and the cathode to heat fluid in the electrochemical cell.
  • Step c) is preferably carried out as soon as the chemical reaction during the electrolysis has ended, i.e. step b) has ended.
  • step d) the water absorption element and/or the objects located therein are cleaned.
  • the alkaline partial solution which has undergone or is undergoing step c) is preferably diluted with water which is supplied to the electrochemical cell and/or the water absorbing element.
  • the alkaline partial solution and the water are preferably circulated. The flow causes the water in the electrochemical cell to swirl and the alkaline partial solution mixes with the water in the circuit. This can be realized by the flooding system.
  • the mixing of the concentrated alkaline partial solution in the electrochemical cell with the water reduces the conductivity of the solution, so that when the AC voltage from the mains is applied to the anode and the cathode of the electrochemical cell, the required heat output is generated.
  • the agent containing the conductivity sensor which is supplied in accordance with the cell size of the electrochemical cell in step a), provides the required conductivity in step b) in the application concentration. This is higher than the maximum conductivity of drinking water, so the individual properties of the water used are irrelevant. Fluids in the electrochemical cell, such as the alkaline partial solution, are heated by applying AC voltage to the anode and cathode.
  • step d) is followed by step e) in which the alkaline partial solution is pumped out of the water absorption element and conveyed out of the device. Thereafter, the water absorbing element can be subjected to a further cleaning or rinsing step.
  • Step e) is preferably followed by a step f) in which the acidic partial solution and optionally water are supplied to the water absorption element, see above that further cleaning of the water absorption element and/or objects located therein is carried out.
  • step f) acid-soluble soiling and deposits can be removed both from the water-receiving element and from objects located in it.
  • the optional water and the acidic partial solution are preferably pumped out of the water absorption element and conveyed out of the device.
  • the water absorption element and/or the electrochemical cell can then be rinsed with water one or more times.
  • Water is preferably supplied to the electrochemical cell before and/or during steps a), c) and/or d).
  • the water can also be supplied to the water absorption element in steps c) and/or d).
  • the alkaline partial solution can be diluted to a predetermined concentration.
  • fluid located in the electrochemical cell and the water absorbing element is circulated so that it flows through the electrochemical cell and the water absorbing element several times. This can further improve a cleaning effect if, for example, the alkaline partial solution or the acidic partial solution is circulated.
  • the acidic partial solution is stored in a chamber of the device.
  • the acidic partial solution is temporarily stored outside the electrochemical cell for later use.
  • the entire electrochemical cell can be used in the circulation of the alkaline partial solution. If the device does not have a chamber, the circulation of the alkaline partial solution can only be carried out using the cathode compartment.
  • the agent containing the conductivity transmitter is a liquid detergent containing salt. This means that in addition to the conductivity sensor, the agent also contains other washing-active substances.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • a step 21 is first carried out, in which a conductivity sensor-containing agent is provided in the form of a salt-containing solution in the electrochemical cell 3 by supplying it, which has a cathode (not shown) in a cathode chamber 1 and an anode (not shown) in has an anode chamber 2 .
  • the anode compartment 2 and the cathode compartment 1 are spatially separated by an ion exchange membrane 4 .
  • Step 22 is then carried out, in which a DC voltage is applied to the anode and the cathode, whereby an alkaline partial solution is produced in the cathode compartment 1 and an acidic partial solution in the anode compartment 2 using the medium containing the conductivity sensor.
  • the acidic partial solution is stored in a chamber (not shown), while the alkaline partial solution is subjected to a step 23 in which it is diluted with water.
  • a step 25 following step 23 an AC voltage is applied to the anode and cathode of the electrochemical cell 3 in order to heat the fluid in the electrochemical cell 3, in particular the alkaline partial solution and the water supplied to it.
  • a cleaning step is carried out either on the water absorption element itself and/or objects located therein, the heated alkaline partial solution being fed to the water absorption element and circulating through the electrochemical cell and the water receiving element is passed.
  • the alkaline partial solution and the water are pumped out of the water receiving element and removed from the device.
  • the partial acidic solution stored in the chamber in step 24 is diluted with water.
  • This step can be performed during and/or after saving.
  • a step 29 following step 27 a further cleaning step or a rinsing step is carried out, in which the acidic partial solution is supplied to the water absorption element.
  • a step 28 following step 29 the acidic partial solution and the water are pumped out of the water intake element and removed from the device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein wasserführendes elektrisches Gerät mit einem Wasseraufnahmeelement und einer elektrochemischen Zelle (3), die eine in einem Kathodenraum (1) angeordnete Kathode und eine in einem Anodenraum (2) angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei die elektrochemische Zelle (3) wahlweise mit Gleichspannung oder Wechselspannung betreibbar ist und ausgebildet ist, eine alkalische Teillösung in dem Kathodenraum (1) und eine saure Teillösung in dem Anodenraum (2) zu erzeugen, wenn sie ein Leitwertgeber-haltiges Mittel enthält und die Gleichspannung an die Anode und die Kathode angelegt ist, und ein sich in dem Kathoden- und Anodenraum (1, 2) befindendes Fluid zu erhitzen, wenn die Wechselspannung an die Anode und die Kathode angelegt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts mit einem Wasseraufnahmeelement und einer elektrochemischen Zelle (3), die eine in einem Kathodenraum (1) angeordnete Kathode und eine in einem Anodenraum (2) angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei das Verfahren folgenden Schritte aufweist a) Zuführen eines Leitwertgeber-haltigen Mittels in die elektrochemische Zelle (3), b) Erzeugen einer alkalischen Teillösung in dem Kathodenraum (1) und einer sauren Teillösung in dem Anodenraum (2) anhand des Leitwertgeber-haltigen Mittels unter Anlegen von Gleichspannung an die Anode und die Kathode, c) Anlegen von Wechselspannung an die Anode und die Kathode, um sich in der elektrochemischen Zelle (3) befindendes Fluid zu erhitzen, und d) Fördern der alkalischen Teillösung in das Wasseraufnahmeelement, so dass eine Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt wird.

Description

Beschreibung
Wasserführendes elektrisches Gerät und Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts
Die Erfindung betrifft ein wasserführendes elektrisches Gerät und ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts. Insbesondere betrifft die Erfindung ein wasserführendes elektrisches Gerät, das eine elektrochemische Zelle aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben des wasserführenden elektrischen Geräts. Das wasserführende elektrische Gerät wird nachstehend der Einfachheit halber auch als Gerät bezeichnet.
Durch den Einbau der elektrochemischen Zelle in das Gerät ist der Bauraum im Gerät reduziert und sind die Herstellkosten erhöht. Es wäre daher vorteilhaft Bauraum und Kosten einzusparen.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein wasserführendes elektrisches Gerät und ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts bereitzustellen, die kostengünstig sind und wenig Bauraum benötigen.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein wasserführendes elektrisches Gerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Kostengünstigkeit darin, dass die elektrochemische Zelle nicht nur zur Herstellung von Elektrolytlösungen in Form der sauren Teillösung und der alkalischen Teillösung, sondern auch als Heizeinrichtung dient. Dadurch benötigt das Gerät keine separate, zusätzliche Heizeinrichtung, so dass eine üblicherweise in solchen Geräten vorhandene Komponente eingespart wird. Dadurch werden weiterhin Bauraum und Kosten eingespart. Vorteilhaft ist, dass zur Reinigung eine höhere Anwendungstemperatur durch die elektrochemische Zelle trotz nicht vorhandener separat eingebauter, zusätzlicher Heizeinrichtung einsetzbar ist.
Die Erfindung betrifft ein wasserführendes elektrisches Gerät mit
- einem Wasseraufnahmeelement, und
- einer elektrochemischen Zelle, die eine in einem Kathodenraum angeordnete Kathode und eine in einem Anodenraum angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei die elektrochemische Zelle wahlweise mit Gleichspannung oder Wechselspannung betreibbar ist und ausgebildet ist, wenn sie ein Leitwertgeber- haltiges Mittel enthält und eine Gleichspannung an die Anode und die Kathode angelegt ist, eine alkalische Teillösung in dem Kathodenraum und getrennt davon eine saure Teillösung in dem Anodenraum zu erzeugen, und wenn eine Wechselspannung an sie angelegt ist, ein sich in dem Kathoden- und Anodenraum befindendes Fluid zu erhitzen.
Die elektrochemische Zelle weist Elektroden, d.h. eine Anode und eine Kathode, auf, an denen eine Gleichspannung anlegbar ist, um eine sich in ihr befindende wässrige Lösung einer Elektrolyse zu unterziehen. Durch die Elektrolyse können aus einer Leitwertgeberhaltigen Lösung wie Salz-haltigem Wasser saure und alkalische Teillösungen getrennt voneinander hergestellt werden, wobei an der Anode die saure Teillösung und an der Kathode die alkalische Teillösung entstehen. Um die Teillösungen getrennt herzustellen, weist die elektrochemische Zelle einen Kathodenraum, in dem die Kathode untergebracht ist, und einen davon räumlich getrennten Anodenraum auf, in dem die Anode angeordnet ist. Diese separat hergestellten Teillösungen stellen effektiv wirkende Reinigungslösungen dar, die für einen Reinigungsprozess in dem Gerät verwendbar sind.
Die elektrochemische Zelle ermöglicht daher, aus einem neutralen Ausgangsstoff wie der Leitwertgeber-haltigen Lösung eine saure Teillösung und eine alkalische Teillösung getrennt voneinander zu erzeugen, die mittels Anlegens einer Wechselspannung an die Anode und die Kathode aufgeheizt werden können beispielsweise auf eine vorbestimmte Anwendungstemperatur. Dadurch, dass die alkalische Teillösung und die saure Teillösung nacheinander und nicht gleichzeitig bei dem Reinigungsprozess einsetzbar sind, erhöht sich die Reinigungswirkung und können hygienische Vorteile erzielt werden. So weist die alkalische Teillösung eine höhere Reinigungswirkung auf, während die saure Teillösung Kalk lösen kann und Bauteile, die sie durchfließt, kalkfrei halten kann und insbesondere anorganische Verschmutzungen entfernt. Die sauren und alkalischen Teillösungen weisen jeweils eine höhere Säure- bzw. Basenkapazität auf und können eine bessere Reinigungswirkung erzielen. Durch die Möglichkeit, diese Teillösungen weiterhin in der elektrochemischen Zelle zu erhitzen, kann ihr Reinigungswirkung weiterhin erhöht werden.
Die elektrische Zelle ist ausgebildet, wahlweise mit Gleich- oder Wechselspannung betrieben zu werden. Bevorzugt weist das Gerät eine Steuereinheit mit einer Steuerelektronik auf, die ausgebildet ist, vor Anlegen von Spannung an die elektrochemische Zelle von Gleich- auf Wechselspannung und umgekehrt umzuschalten. Die Geometrie mit unterschiedlicher elektronischer Ansteuerung reduziert weiterhin den Bauraum und die Kosten. Durch die Umpolung der elektrochemischen Zelle von Gleichstrom zu Wechselstrom können sowohl elektrochemische Reaktionen durchgeführt werden als auch geheizt werden. Zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen wird sich in der elektrochemischen Zelle befindendes Leitwertgeber-haltiges Wasser mittels Gleichstroms elektrochemisch in die saure Teillösung und die alkalische Teillösung gespalten. Mittels Anlegen von Wechselspannung an die Elektroden der elektrochemischen Zelle kann sich in ihr befindendes Fluid aufgeheizt werden.
Das wasserführende elektrische Gerät ist beispielsweise ein Haushaltsgerät, das gewerblich oder privat genutzt wird. Bevorzugt ist das Gerät eine Waschmaschine oder ein Geschirrspüler. Im Falle einer Waschmaschine ist das Wasseraufnahmeelement der Laugenbehälter.
Das Leitertgeber-haltige Mittel ist ein Mittel, das ausgebildet ist, den Leitwert bzw. die elektrische Leitfähigkeit von Wasser zu erhöhen. Das Leitwertgeber-haltige Mittel ist bevorzugt ein oder mehrere Salze. Das oder die Salze können ein Teil eines Waschmittels sein. Beispielsweise ist das Gerät eine Waschmaschine und die Gegenstände sind Textilien in Form von zu waschender Wäsche. Dann kann das Waschmittel ein üblicherweise zum Waschen oder zum Behandeln der Wäsche geeignetes Waschmittel wie Vollwaschmittel, Feinwaschmittel, Weichspüler, Fleckenmittel, Reinigungsmittel usw. sein. Neben dem Leitwertgeber enthält das Waschmittel weiterhin waschaktive Substanzen, so dass die Reinigungsleistung weiterhin erhöht wird.
Bevorzugt sind der Kathodenraum und der Anodenraum mittels einer lonentauschermembran voneinander räumlich getrennt. Dies ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit den Kathodenraum und den Anodenraum und die sich darin befindenden Teillösungen mit verschiedenen pH-Werten räumlich zu trennen.
Bevorzugt weist das Gerät weiterhin einer Kammer auf, die ausgebildet ist, die saure Teillösung zu speichern. Die Kammer dient als Zwischenlagermöglichkeit für die saure Teillösung. Dadurch kann die saure Teillösung zu einem späteren Zeitpunkt in das Wasseraufnahmeelement geleitet werden, aber die gesamte elektrochemische Zelle steht zur Verfügung, so dass vermieden wird, dass eine Nutzung des Anodenraum durch sich in ihr befindender saurer Teillösung blockiert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gerät eine Dosiereinheit auf, die ausgebildet ist, das Leitwertgeber-haltige Mittel in die elektrochemische Zelle zu dosieren. Die Dosiereinheit kann mehrere Kammern aufweisen, um weiterhin das Waschmittel oder verschiedene Waschmittel in die elektrochemische Zelle zeitglich oder zeitversetzt zu dosieren. Bevorzugt weist die Dosiereinheit eine Dosierpumpe auf, die ausgebildet ist, das Waschmittel von der Dosiereinheit in die elektrochemische Zelle zu pumpen. Das Leitwertgeber-haltige Mittel ist bevorzugt flüssig beispielsweise ein Salz-haltiges Flüssig- Waschmittel. Bevorzugt weist das Gerät ein Umflutungssystem auf, das ausgebildet ist, Fluid von einem Bereich des Wasseraufnahmeelements durch den Kathodenraum und/oder den Anodenraum in einen zweiten Bereich des Wasseraufnahmeelements zu fördern. Dadurch kann die alkalische Teillösung und/oder die saure Teillösung im Kreislauf durch das Wasseraufnahmeelement und die elektrochemische Zelle geleitet werden. Dadurch wird weiterhin eine Reinigungsleistung verbessert.
Bevorzugt ist das wasserführende elektrische Gerät mit einem Wasseranschluss verbindbar und ist eine Steuereinheit des Geräts konfiguriert, eine Wasserzufuhr aus dem Wasseranschluss in die elektrochemische Zelle automatisch zu steuern. Dadurch ist eine sich in der elektrochemischen Zelle befindende Lösung weiterhin verdünnbar. Das Leitwertgeberhaltige Mittel kann der elektrochemischen Zelle als Konzentrat zugeführt werden, das verdünnbar ist. Ferner können auch die alkalische Teillösung und/oder die saure Teillösung nach Bedarf weiterhin verdünnt werden. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt ist das wasserführende elektrische Gerät mit dem Wasseranschluss verbindbar und ist die Steuereinheit des Geräts konfiguriert, eine Wasserzufuhr aus dem Wasseranschluss in das Wasseraufnahmeelement automatisch zu steuern.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts mit einem Wasseraufnahmeelement und einer elektrochemischen Zelle, die eine in einem Kathodenraum angeordnete Kathode und eine in einem Anodenraum angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei das Verfahren folgenden Schritte aufweist a) Zuführen eines Leitwertgeber-haltigen Mittels in die elektrochemische Zelle, b) Erzeugen einer alkalischen Teillösung in dem Kathodenraum und einer sauren Teillösung in dem Anodenraum anhand des Leitwertgeber-haltigen Mittels unter Anlegen von Gleichspannung an die Anode und die Kathode, c) Anlegen von Wechselspannung an die Anode und die Kathode, um sich in der elektrochemischen Zelle befindendes Fluid zu erhitzen, und d) Fördern der alkalischen Teillösung in das Wasseraufnahmeelement, so dass eine Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt wird.
Bevorzugt werden die Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt, wobei die Schritt c) und d) auch gleichzeitig durchgeführt werden können.
In dem Schritt a) wird das Leitwertgeber-haltige Mittel in die elektrochemische Zelle geleitet. Bevorzugt wird das Leitwertgeber-haltige Mittel der elektrochemischen Zelle in einer vorbestimmten Menge zugeführt. Das Leitwertgeber-haltige Mittel ist bevorzugt flüssig und kann ggf. durch Wasserzufuhr in die elektrochemische Zelle weiterhin verdünnt werden. Mittels des Leitwertgeber-haltigen Mittels kann die Leitfähigkeit des Wassers eingestellt werden. Vorteilhaft wird die Leitfähigkeit bzw. der Leitwert derart eingestellt, dass die elektrochemische Zelle unter konstanten Bedingungen betrieben werden kann.
In dem Schritt b) wird die wässrige Leitwertgeber-haltige Lösung der Elektrolyse unterzogen, wobei die saure Teillösung in dem Anodenraum und die alkalische Teillösung in dem Kathodenraum elektrochemisch erzeugt werden.
In dem Schritt c) wird eine Wechselspannung an die Anode und die Kathode angelegt, um sich in der elektrochemischen Zelle befindendes Fluid zu erhitzen. Der Schritt c) wird bevorzugt durchgeführt, sobald die chemische Reaktion bei der Elektrolyse abgelaufen ist, d.h. der Schritt b) beendet ist.
In dem Schritt d) wird eine Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt. Dazu wird in dem Schritt d) die dem Schritt c) unterzogene oder sich unterziehende alkalische Teillösung bevorzugt mit Wasser verdünnt, das der elektrochemischen Zelle und/oder dem Wasseraufnahmeelement zugeführt wird. In dem Schritt d) werden die alkalische Teillösung und das Wasser bevorzugt im Kreislauf geführt. Durch die Strömung wird dabei das Wasser in der elektrochemischen Zelle verwirbelt und die alkalische Teillösung vermischt sich mit dem Wasser im Kreislauf. Dies kann durch das Umflutungssystem realisiert werden. Durch die Vermischung der sich in der elektrochemischen Zelle befindenden konzentrierten alkalischen Teillösung mit dem Wasser wird die Leitfähigkeit der Lösung geringer, so dass beim Anlegen der Wechselspannung aus dem Netz an die Anode und die Kathode der elektrochemischen Zelle eine benötigte Heizleistung entsteht. Das Leitwertgeber-haltige Mittel, das entsprechend der Zellengröße der elektrochemischen Zelle in dem Schritt a) zugeführt wird, sorgt in Anwendungskonzentration für die benötigte Leitfähigkeit in dem Schritt b). Diese ist höher als die maximale Leitfähigkeit von Trinkwasser, so dass die individuellen Eigenschaften des verwendeten Wassers keine Rolle spielen. Durch Anlegen von Wechselspannung an die Anode und Kathode werden sich in der elektrochemischen Zelle befindende Fluide wie die alkalische Teillösung aufgeheizt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Anschluss an den Schritt d) ein Schritt e) durchgeführt, in dem die alkalische Teillösung aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät gefördert wird. Danach kann das Wasseraufnahmeelement einer weiteren Reinigung oder einem Spülschritt unterzogen werden.
Bevorzugt wird im Anschluss an den Schritt e) ein Schritt f) durchgeführt, in dem dem Wasseraufnahmeelement die saure Teillösung und optional Wasser zugeführt werden, so dass eine weitere Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt wird. Dadurch können säurelösliche Verschmutzungen und Ablagerungen sowohl an dem Wasseraufnahmeelement als auch von in ihm befindlichen Gegenständen entfernt werden.
Bevorzugt werden im Anschluss an den Schritt f) das optionale Wasser und die saure Teillösung aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät gefördert. Anschließend kann das Wasseraufnahmeelement und/oder die elektrochemische Zelle ein- oder mehrmals mit Wasser gespült werden.
Bevorzugt wird vor und/oder während der Schritte a), c) und/oder d) der elektrochemischen Zelle Wasser zugeführt. Alternativ kann das Wasser in den Schritten c) und/oder d) auch dem Wasseraufnahmeelement zugeführt werden. Dadurch kann die alkalische Teillösung auf eine vorbestimmte Konzentration verdünnt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird sich in der elektrochemischen Zelle und dem Wasseraufnahmeelement befindendes Fluid im Kreislauf gefördert, so dass es mehrmals durch die elektrochemische Zelle und das Wasseraufnahmeelement strömt. Dadurch kann weiterhin eine Reinigungswirkung verbessert werden, wenn beispielsweise die alkalische Teillösung oder die saure Teillösung im Kreislauf gefördert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Schritt b) die saure Teillösung in einer Kammer des Geräts gespeichert. Die saure Teillösung wird zur späteren Verwendung außerhalb der elektrochemischen Zelle zwischengelagert. Dadurch kann die gesamte elektrochemische Zelle bei der Förderung der alkalischen Teillösung im Kreislauf verwendet werden. Wenn das Gerät keine Kammer aufweist, kann die Förderung der alkalischen Teillösung im Kreislauf nur unter Verwendung des Kathodenraums durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Leitwertgeber-haltige Mittel ein Salz-haltiges Flüssig-Waschmittel. D.h., neben dem Leitwertgeber enthält das Mittel noch weitere waschaktive Substanzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Verfahren wird zunächst ein Schritt 21 durchgeführt, in dem ein Leitwertgeber-haltiges Mittel in Form einer Salz-haltigen Lösung in der elektrochemischen Zelle 3 durch Zuführen bereitgestellt wird, die eine Kathode (nicht gezeigt) in einem Kathodenraum 1 und eine Anode (nicht gezeigt) in einem Anodenraum 2 aufweist. Der Anodenraum 2 und der Kathodenraum 1 sind durch eine lonenaustauschmembran 4 räumlich getrennt. Anschließend wird ein Schritt 22 durchgeführt, in dem eine Gleichspannung an die Anode und die Kathode angelegt wird, wodurch eine alkalische Teillösung in dem Kathodenraum 1 und eine saure Teillösung in dem Anodenraum 2 anhand des Leitwertgeber-haltigen Mittels erzeugt wird. In einem weiteren Schritt 24 wird die saure Teillösung in einer Kammer (nicht gezeigt) gespeichert, während die alkalische Teillösung einem Schritt 23 unterzogen wird, in dem sie mit Wasser verdünnt wird.
In einem sich an den Schritt 23 anschließenden Schritt 25 wird eine Wechselspannung an die Anode und Kathode der elektrochemischen Zelle 3 angelegt, um sich in der elektrochemischen Zelle 3 befindendes Fluid insbesondere die alkalische Teillösung und das ihr zugeführte Wasser zu erhitzen. In einem Schritt 26, der dem Schritt 25 nachgeschaltet ist oder zeitgleich erfolgt, wird ein Reinigungsschritt durchgeführt wird entweder von dem Wasseraufnahmeelement selber und/oder sich darin befindenden Gegenständen, wobei die erhitzte alkalische Teillösung dem Wasseraufnahmeelement zugeführt wird und im Kreislauf durch die elektrochemische Zelle und das Wasseraufnahmeelement geleitet wird. In einem sich an den Schritt 26 anschließenden Schritt 28 werden die alkalische Teillösung und das Wasser aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät entfernt. In einem Schritt 27 wird die in dem Schritt 24 in der Kammer gespeicherte saure Teillösung mit Wasser verdünnt. Dieser Schritt kann bei und/oder nach dem Speichern durchgeführt werden. In einem an den Schritt 27 sich anschließenden Schritt 29 wird ein weiterer Reinigungsschritt oder ein Spülschritt durchgeführt, in dem die saure Teillösung dem Wasseraufnahmeelement zugeführt wird. In einem sich an den Schritt 29 anschließenden Schritt 28 werden die saure Teillösung und das Wasser aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät entfernt.
Bezugszeichenliste
1 Kathodenraum
2 Anodenraum
3 elektrochemische Zelle 4 lonentauschermembran
21 Zuführen des Leitwertgeber-haltigen Mittels
22 Anlegen von Gleichspannung
23 Verdünnung der alkalischen Teillösung
24 Speichern der sauren Teillösung 25 Anlegen von Wechselspannung
26 Reinigung
27 Abpumpen
28 Verdünnung der weitere Elektrolytlösung
29 Reinigung oder Spülung

Claims

9 Patentansprüche
1. Wasserführendes elektrisches Gerät mit
- einem Wasseraufnahmeelement,
- einer elektrochemischen Zelle (3), die eine in einem Kathodenraum (1) angeordnete
Kathode und eine in einem Anodenraum (2) angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei die elektrochemische Zelle (3) wahlweise mit Gleichspannung oder Wechselspannung betreibbar ist und ausgebildet ist, eine alkalische Teillösung in dem Kathodenraum (1) und eine saure Teillösung in dem Anodenraum (2) zu erzeugen, wenn sie ein Leitwertgeber-haltiges Mittel enthält und die Gleichspannung an die Anode und die Kathode angelegt ist, und ein sich in dem Kathoden- und Anodenraum (1 , 2) befindendes Fluid zu erhitzen, wenn die Wechselspannung an die Anode und die Kathode angelegt ist.
2. Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenraum (1) und der Anodenraum (2) mittels einer lonentauschermembran (4) voneinander räumlich getrennt sind.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kammer, die ausgebildet ist, die saure Teillösung zu speichern.
4. Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden elektrischen Geräts mit einem Wasseraufnahmeelement und einer elektrochemischen Zelle (3), die eine in einem Kathodenraum (1) angeordnete Kathode und eine in einem Anodenraum (2) angeordnete Anode aufweist, die räumlich getrennt sind, wobei das Verfahren folgenden Schritte aufweist a) Zuführen eines Leitwertgeber-haltigen Mittels in die elektrochemische Zelle (3), b) Erzeugen einer alkalischen Teillösung in dem Kathodenraum (1) und einer sauren Teillösung in dem Anodenraum (2) anhand des Leitwertgeber-haltigen Mittels unter Anlegen von Gleichspannung an die Anode und die Kathode, c) Anlegen von Wechselspannung an die Anode und die Kathode, um sich in der elektrochemischen Zelle (3) befindendes Fluid zu erhitzen, und d) Fördern der alkalischen Teillösung in das Wasseraufnahmeelement, so dass eine Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Schritt d) ein Schritt e) durchgeführt wird, in dem die alkalische Teillösung aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät gefördert werden. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Schritt e) ein Schritt f) durchgeführt wird, in dem dem Wasseraufnahmeelement die saure Teillösung und optional Wasser zugeführt werden, so dass eine weitere Reinigung des Wasseraufnahmeelements und/oder sich darin befindenden Gegenständen durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Schritt f) die saure Teillösung und das optionale Wasser aus dem Wasseraufnahmeelement abgepumpt und aus dem Gerät gefördert werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während der Schritte a), c) und d) der elektrochemischen Zelle (3) und/oder dem Wasseraufnahmeelement Wasser zugeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der elektrochemischen Zelle (3) und dem Wasseraufnahmeelement befindendes Fluid in dem Schritt d) im Kreislauf gefördert wird, so dass es mehrmals durch die elektrochemische Zelle (3) und das Wasseraufnahmeelement strömt. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitwertgeber-haltige Mittel ein Salz-haltiges Flüssig- Waschmittel ist.
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