Предотвращение или уменьшение образования накипи на нагревательном элементе водонагревателя

Предотвращение или уменьшение образования накипи на нагревательном элементе водонагревателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу использования водонагревателя и водонагревательной системе, которая может быть использована для такого способа. Настоящее изобретение также относится к электронному устройству, содержащему такую водонагревательную систему.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водонагревательные устройства применяются во всех областях, таких как паровые утюги, электрические чайники, автоматы для продажи горячих напитков и т.д. Недостатком таких устройств является то, что на нагревательных элементах, которые находятся в контакте с водой, может образовываться накипь.

Во время работы, например, устройства для генерации водяного пара, вода подается в часть системы снабжения водой, где она нагревается, например, во (внешний) парогенератор гладильной системы, вследствие чего может образовываться накипь. Если накипь не удалять (периодически), может произойти засорение, в результате чего может уменьшиться производительность устройства для генерации водяного пара, и, в конечном счете, устройство для генерации водяного пара может стать непригодным для дальнейшего использования.

Например, в WO2007007241 описана паровая гладильная система, содержащая паровой утюг и парогенераторную систему, имеющую парогенератор для генерации водяного пара, в которой паровой утюг и парогенератор подсоединены друг к другу через шланг подачи пара. Во время работы парогенераторной системы в парогенераторе образуется накипь. С целью удаления накипи из парогенератора в парогенераторной системе через регулярные промежутки времени выполняют процесс промывания. Во время процесса промывания открывают промывочный клапан, соединенный с выпуском воды, расположенным на дне парогенератора, и вода выпускается из парогенератора в промывочную емкость. В этом процессе частицы накипи переносятся вместе с потоком воды. Предпочтительно, чтобы перед открытием промывочного клапана давление внутри парогенератора нарастало с тем, чтобы вода принудительно выбрасывалась из парогенератора, и, таким образом, увеличивалась эффективность процесса промывания. Во время процесса промывания или в конце процесса промывания в парогенератор можно вводить растворитель накипи.

В US 2003192436 описан способ генерации водяного пара, в частности, для устройства приготовления пищи, при котором текучую среду внутри емкости парогенератора доводят до кипения путем нагревания по меньшей мере одной нагреваемой поверхности стенки емкости парогенератора. Упомянутую текучую среду приводят во вращение при нагревании и, таким образом, прижимают к нагреваемой поверхности стенки благодаря центробежным силам, возникающим при вращении. Водяной пар, вырабатываемый в результате испарения по меньшей мере части текучей среды, выходит из емкости парогенератора через выпуск пара, и переносимые паром капельки текучей среды отделяют с помощью по меньшей мере одного первого ротора, установленного с возможностью вращения в емкости парогенератора, посредством чего текучую среду приводят во вращение с помощью упомянутого ротора. Это изобретение дополнительно относится к устройству, использующему вышеупомянутый способ.

В US 2001018866 описано устройство для индикации состояния кальцификации проточных нагревателей, в частности, в машинах для кофе-эспрессо, причем проточный нагреватель имеет магистраль впуска холодной воды и магистраль выпуска горячей воды, и которое предназначено для точной индикации состояния кальцификации, все еще имея несложную конструкцию. С этой целью предусмотрен манометр для измерения перепада давления жидкости, имеющий две камеры давления, разделенные диафрагмой, причем одна из камер давления гидравлически связана с магистралью впуска холодной воды, а другая камера давления гидравлически связана с выпуском горячей воды. Диафрагма, на которую действует разность давлений между двумя камерами, связана с индикаторными элементами.

Жесткая вода, содержащая значительное количество Ca²⁺ и HCO₃ ^- (бикарбонат), при повышении температуры может образовывать накипь (CaCO₃) в результате следующей химической реакции:

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃+H₂O+CO₂.

Накипь будет особенно выделяться в кипящей воде, причем эта накипь будет образовываться в воде, а также на самом нагревательном элементе, так как он имеет самую высокую температуру. С течением времени накипь на нагревательном элементе будет нарастать, и при увеличении внутренних механических напряжений она будет отставать от элемента. В литературе предложено несколько способов обработки воды для предотвращения образования накипи. Хорошо известным способом является использование ионообменников, где Ca²⁺ замещается на Na⁺ или H⁺. Вторым хорошо известным способом является использование фосфоната, который в небольшом количестве добавляется в воду и препятствует образованию зародышевых кристаллов в жесткой воде, эффективно предотвращая рост кристаллов и, таким образом, образование накипи (см. также упомянутые выше документы уровня техники).

В первом случае необходимо использовать картридж с находящейся внутри ионообменной смолой. После выработки картридж необходимо регенерировать или заменить на новый. В последнем случае, необходимо непрерывно добавлять фосфонат, так как фосфонаты имеют ограниченную стабильность при pH 7-8,5, т.е. pH жесткой воды. Непрерывное добавление можно реализовать, например, с использованием плотно спрессованной таблетки, которая очень медленно выделяет фосфонаты в воду. Этот принцип работы использовался в паровых утюгах уровня техники. Однако при этом в воду добавляют химикаты, что может быть недостатком, например, в случае, когда вода (также) предназначена для питья.

Для предотвращения образования накипи были также предложены физические способы, но они могут иметь менее ясный принцип работы, и в некоторых случаях их эффективность может иногда даже быть сомнительной. Например, использование (электро)магнитов, размещаемых на водопроводной трубе для предотвращения накипи, является примером плохо понимаемого и невоспроизводимого способа предотвращения накипи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, аспект изобретения состоит в том, чтобы предложить альтернативный способ предотвращения или уменьшения образования накипи в водонагревателе и/или альтернативную водонагревательную систему, который(ая) предпочтительно предотвращает или по меньшей мере частично устраняет один или более из вышеописанных недостатков и/или относительно более сложные конструкции или решения уровня техники. В частности, задачей изобретения является предотвращение или уменьшение образования накипи на нагревательных элементах (таких как нагреваемая стенка или погружной нагреватель) в нагревательных приборах и/или декальцинирование обызвествленных поверхностей таких нагревательных элементов.

В данном случае предложен электрохимический метод предотвращения и/или удаления накипи из водной жидкости, такой как вода. В основе него может лежать принцип наличия в воде двух электродов, подсоединенных к источнику питания постоянного тока. На аноде (положительном электроде) происходит окисление. На катоде (отрицательном электроде) происходит восстановление; на практике это означает, что на катоде вода восстанавливается:

2H₂O+O₂+4e⁻→4OH⁻.

Образование OH⁻ будет локально увеличивать pH и превращать HCO₃ ⁻ в CO₃ ⁻. CO₃ ⁻ будет реагировать с Ca²⁺, и на катоде будет осаждаться известь.

На аноде происходит окисление. Если материал анода устойчив к окислению, то окисляется вода с образованием кислорода и кислоты. Кислота будет растворять известь, которая была осаждена на электроде, и электрод будет оставаться чистым при использовании в нагретой (жесткой) воде:

2H₂O→O₂+4H⁺+4e⁻.

Если анод является реакционноспособным, он может окисляться. Например, металлические аноды будут растворяться, если только не будут использоваться аноды из очень устойчивого металла (Pt), некоторых оксидов переходных металлов или углерода. Обызвествленную сталь можно декальцинировать путем приложения положительного напряжения, но этот эффект ограничивается коррозионной стойкостью металла, делая допустимыми только небольшие напряжения/токи.

В итоге, такая простая установка может удалять накипь из воды путем ее осаждения на катоде и поддержания (стойкого к окислению) анода чистым. Недостаток этой установки, помимо потребности в коррозионно-стойком материале анода, может состоять в том, что катод необходимо очищать через регулярные промежутки времени. Поэтому изобретение, в частности, обеспечивает решения, которые позволяют также решить эту проблему. Ниже приводится более подробное описание некоторых предпочтительных вариантов реализации.

Неожиданно было обнаружено, что способ, в котором подают сигнал переменного тока (AC) и сигнал постоянного тока (DC), позволяет уменьшить, предотвратить или устранить образование накипи. Следовательно, изобретение, в частности, предусматривает способ использования водонагревателя, выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в водонагревателе, причем способ содержит:

а. нагревание водной жидкости в водонагревателе нагревательным элементом, при этом нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем постоянное напряжение составляет по меньшей мере 0,5 В, в частности, по меньшей мере 1,0 В, и при этом нагревательный элемент выбирают в качестве положительного электрода.

Необязательно, можно добавить одну или более дополнительных переменнотоковых компонент. Ниже приводится более подробно обсуждение этих одной или более переменнотоковых компонент и постояннотоковой компоненты соответственно.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Когда на электроды подается переменный ток (АС), на электродах поочередно будут образовываться кислота и основание. Хотя накипь образуется во время кипения, она по существу не будет приставать к стенкам электрода, так как она непрерывно растворяется и повторно осаждается на поверхности электрода. Этот способ можно также использовать для декальцинирования (т.е. удаления извести с) уже обызвествленных поверхностей. Особенно на более низких частотах адгезия накипи уменьшается настолько, что она самопроизвольно отделяется (отстает) от поверхности. Накипь отделяется тем лучше, чем дольше обызвествленная поверхность находится под положительным потенциалом, когда образуется кислота. Вполне возможно, что во время этого периода может также происходить коррозия металла. Чувствительность металлических электродов к коррозии может стать ограничивающим фактором при выборе тока и частоты, которые можно использовать, как и при удалении накипи на постоянном токе. Однако в целом было обнаружено, что при использовании переменного тока вместо постоянного тока отделение накипи происходит легче, чем окисление металла. Кроме того, при переменном токе можно использовать более высокие напряжения и более высокие токи, чем при постоянном токе, что делает эффект декальцинирования в ходе электрохимической обработки при переменном токе гораздо более эффективным, чем при постоянном токе.

Следовательно, изобретение предусматривает способ использования водонагревателя, выполненного с возможностью нагревания водной жидкости (в дальнейшем называемого "нагревателем"), причем нагреватель содержит металлический нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в нагревателе, причем способ содержит:

а. нагревание водной жидкости в нагревателе нагревательным элементом, при этом нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

b. приложение первого напряжения переменного тока (и напряжения постоянного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом.

Этот способ можно преимущественно использовать для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности) при использовании такого нагревателя, но этот способ можно также использовать для удаления уже образовавшейся накипи на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может приставать ни к нагревательному элементу (его поверхности), ни к противоэлектроду, и будет по существу оставаться плавающей в воде.

Следовательно, изобретение дополнительно предусматривает способ предотвращения или уменьшения образования накипи на металлическом нагревательном элементе водонагревателя, выполненного с возможностью нагревания водной жидкости ("нагревателя"), причем способ содержит:

а. приведение нагревательного элемента в контакт с водной жидкостью, предпочтительно при нагревании водной жидкости (предпочтительно нагревательным элементом); и

b. приложение первого напряжения переменного тока (и напряжения постоянного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом.

В особенно преимущественном варианте реализации первое напряжение переменного тока имеет первую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,1 Гц или выше, такую как по меньшей мере 1 Гц, такую как вплоть до 10000 Гц, в частности, в диапазоне 1-10000 Гц (т.е. 1 Гц-10 кГц), особенно 5-5000 Гц, например, 5-1000 Гц. Приложенное первое напряжение переменного тока может зависеть от конфигурации нагревательного элемента и противоэлектрода, но может, например, находиться в диапазоне примерно 1-100 В, таком как, например, 5-50 В.

Особенно преимущественным является использование сигналов переменного тока, которые имеют треугольную форму. В этом случае то время, когда ток находится на своем пике, меньше по сравнению, например, с волнами синусоидальной или прямоугольной формы, что снижает риск коррозии. В конкретном варианте реализации первое напряжение переменного тока имеет треугольную форму волны.

Приложение первого напряжения переменного тока может происходить до, во время или после нагревания водной жидкости. Предпочтительно, первое напряжение переменного тока прикладывают во время нагревания водной жидкости. Фраза "приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом" и подобные фразы относятся к варианту(ам) реализации, когда и нагревательный элемент, и противоэлектрод одновременно находится в контакте с водной жидкостью. Следовательно, фраза "приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом" относится к "приложению первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, когда нагревательный элемент и противоэлектрод находятся в контакте с водной жидкостью". Фраза "в контакте" включает в себя варианты реализации, в которых в контакте находится по меньшей мере часть предмета. Например, по меньшей мере часть нагревательного элемента или по меньшей мере часть противоэлектрода может соответственно находиться в контакте с водной жидкостью.

Изобретение также предусматривает систему, с помощью которой можно применить способ по изобретению. Поэтому изобретением в одном варианте реализации предусматривается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, выполненный с возможностью нагревания водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в водонагревателе, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью нахождения в контакте с водной жидкостью, и источник электропитания, выполненный с возможностью приложения первого напряжения переменного тока (и напряжения постоянного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК/ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Как упомянуто выше, было неожиданно обнаружено, что дальнейшее повышение эффективности при удалении накипи с помощью переменного тока можно достигнуть за счет приложения дополнительного постояннотокового смещения к переменному току. Это означает, что обызвествленная поверхность (например, стенка проточного нагревателя или погружной спиральный нагревательный элемент) устанавливается под положительным напряжением, при этом противоэлектрод - под отрицательным напряжением. Теперь, при комбинировании с переменным током можно прикладывать гораздо более высокое напряжение (постоянного тока) по сравнению с отдельным постоянным током. Теперь можно использовать напряжения постоянного тока, обычно не применимые для декальцинирования поверхности из-за коррозии. Переменный ток смягчает эффект коррозии от постоянного тока, вместе с тем к декальцинированию переменным током добавляется эффект отделения накипи.

Следовательно, в дополнительном аспекте изобретение предусматривает способ использования водонагревателя ("нагревателя"), выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, причем нагреватель, выполненный с возможностью нагревания водной жидкости, содержит металлический нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в нагревателе, выполненном с возможностью нагревания водной жидкости, причем способ содержит:

а. нагревание водной жидкости в нагревателе нагревательным элементом, при этом нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом напряжение постоянного тока предпочтительно составляет по меньшей мере 0,5 В, более предпочтительно - по меньшей мере 1,0 В, в частности - по меньшей мере 1,2 В, и при этом нагревательный элемент выбран в качестве положительного электрода.

Этот способ можно преимущественно использовать для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности) при использовании такого нагревателя, но этот способ можно также использовать для удаления уже образовавшейся накипи на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может приставать ни к нагревательному элементу (его поверхности), ни к противоэлектроду, и она будет по существу оставаться плавающей в воде.

Таким образом, изобретение также предусматривает способ предотвращения или уменьшения образования накипи на металлическом нагревательном элементе водонагревателя ("нагревателя"), выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, причем способ содержит:

а. приведение нагревательного элемента в контакт с водной жидкостью, предпочтительно при нагревании водной жидкости (предпочтительно нагревательным элементом); и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом постоянное напряжение предпочтительно составляет по меньшей мере 0,5 В, более предпочтительно - по меньшей мере 1,0 В, в частности - по меньшей мере 1,2 В, и при этом нагревательный элемент выбран в качестве положительного электрода.

В общем, постоянное напряжение будет находиться в диапазоне примерно 1,0-10 В, таком как 1,5-10 В, в частности, 1,5-6 В. Кроме того, как определено выше, первое напряжение переменного тока предпочтительно имеет первую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,1 Гц или выше, в частности, 1 Гц или выше, таком как вплоть до 10000 Гц, такую как в диапазоне 1-10000 Гц, в частности, 5-1000 Гц.

Другое преимущество постояннотокового смещения в напряжении переменного тока заключается в следующем. Когда переменный ток прикладывают к системе, где электроды имеют различный размер, коррозионная стойкость самого маленького электрода может определять коррозионную стойкость всей установки в целом, так как он имеет самую высокую плотность тока, что делает его наиболее чувствительным к коррозии. Например, когда в проточном нагревателе маленький противоэлектрод вставляется для удаления накипи со стенки (предполагая, что стенка подсоединена к нагревательному элементу), маленький электрод будет определять ток и частоту, которые можно применять. Когда постояннотоковое смещение прикладывают с правильной полярностью, стенка (+) выиграет от дополнительного удаления накипи, а маленький электрод будет защищен от коррозии, так как он подсоединен к отрицательному (-) потенциалу.

Приложение первого напряжения переменного тока и напряжения постоянного тока может происходить до, во время или после нагревания водной жидкости. Предпочтительно, первое напряжение переменного тока и напряжение постоянного тока прикладывают во время нагревания водной жидкости.

Изобретение также предусматривает систему, с помощью которой можно применить способ по изобретению. Таким образом, изобретением в одном варианте реализации предусматривается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, выполненный с возможностью нагревания водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в водонагревателе, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью нахождения в контакте с водной жидкостью, и источник электропитания, выполненный с возможностью приложения первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, и при этом источник электропитания дополнительно выполнен с возможностью приложения напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом напряжение постоянного тока составляет по меньшей мере 0,5 В, и при этом нагревательный элемент выполнен в качестве положительного электрода.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК/ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК/ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Хотя сама по себе комбинация переменный ток/постоянный ток является эффективной при предотвращении накипи, ее эффективность зависит отчасти от проводимости водной жидкости. Когда проводимость используемой водной жидкости является сравнительно низкой, эффективность переменного тока уменьшается, и коррозия может начинаться из-за постоянного тока. Чтобы противодействовать этому эффекту, можно уменьшить частоту переменного тока, чтобы сделать переменный ток более эффективным и противодействовать коррозии из-за постоянного тока. Однако это может означать, что установочные параметры переменного тока/постоянного тока зависят от проводимости водной жидкости. Таким образом, может быть выгодным предварительное измерение проводимости присутствующей водной жидкости перед соответствующей установкой параметров переменного тока/постоянного тока.

Неожиданно было также обнаружено, что наложение высокочастотного сигнала переменного тока на низкочастотный сигнал переменного тока позволяет использовать низкочастотные сигналы переменного тока (см. также выше). Так как очень низкочастотные сигналы могут быть особенно эффективными при удалении накипи, вспомогательное постояннотоковое смещение можно снизить. В итоге чувствительность к изменению проводимости водной жидкости становится ниже, что делает эту установку более способной к работе с различными типами водных жидкостей, чем сочетания одного переменного тока/постоянного тока. Следовательно, первое напряжение переменного тока и второе напряжение переменного тока имеют различные частоты.

Следовательно, особенно предпочтительным является сочетание первого напряжения переменного тока, второго (медленно изменяющегося) напряжения переменного тока и напряжения постоянного тока. Таким образом, изобретение также предусматривает способ использования водонагревателя ("нагревателя"), выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, при этом нагреватель содержит металлический нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в нагревателе, причем способ содержит:

а. нагревание водной жидкости в нагревателе нагревательным элементом; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, приложение второго напряжения переменного тока (и, необязательно, одного или более дополнительных напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02 Гц-5 Гц, в частности, 0,1 Гц-2,5 Гц, при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, такое как в диапазоне от 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, такое как в диапазоне 5-1000, и приложение напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом напряжение постоянного тока предпочтительно составляет по меньшей мере 0,5 В, более предпочтительно - по меньшей мере 1,0 В, в частности - по меньшей мере 1,2 В, и при этом нагревательный элемент выбран в качестве положительного электрода.

Этот способ можно преимущественно использовать для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности) при использовании такого нагревателя, но этот способ можно также использовать для удаления уже образованной накипи на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может приставать ни к нагревательному элементу (его поверхности), ни к противоэлектроду, и она будет по существу оставаться плавающей в воде.

Таким образом, изобретение также предусматривает способ предотвращения или уменьшения образования накипи на металлическом нагревательном элементе нагревателя, выполненного с возможностью нагревания водной жидкости, причем способ содержит:

а. приведение нагревательного элемента в контакт с водной жидкостью, предпочтительно при нагревании водной жидкости (предпочтительно нагревательным элементом); и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, приложение второе напряжения переменного тока (и, необязательно, одного или более дополнительных напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02 Гц-5 Гц, в частности, 0,1 Гц-2 Гц, при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, таком как в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, таком как в диапазоне 5-1000, и приложение напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем напряжение постоянного тока предпочтительно составляет по меньшей мере 0,5 В, более предпочтительно - по меньшей мере 1,0 В, в частности - по меньшей мере 1,2 В, и при этом нагревательный элемент выбран в качестве положительного электрода.

Фраза "приложение второго напряжения переменного тока" и подобные фразы не исключают приложения дополнительного (третьего и т.д.) напряжения переменного тока. Следовательно, в дополнительном варианте реализации можно прикладывать первое напряжение переменного тока и второе напряжение переменного тока, как определено здесь, и необязательно, одно или более дополнительных напряжений переменного тока. Таким образом, в конкретном варианте реализации изобретение также включает в себя определенный выше способ, дополнительно содержащий приложение дополнительного напряжения переменного тока (в дополнение к первому и второму напряжениям переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом. Поэтому и использована фраза "приложение второго напряжения переменного тока (и, необязательно, одного или более дополнительных напряжений переменного тока)". С целью лучшего понимания это часто относится здесь ко "второму напряжению переменного тока".

Прикладываемое второе напряжение переменного тока (и, необязательно, дополнительные напряжения переменного тока) могут зависеть от конструкции (конфигурации) нагревательного элемента и противоэлектрода, но может находиться, например, также в диапазоне примерно 1-100 В, таком как, например, 5-50 В. Частоты второго и необязательных дополнительных напряжений переменного тока предпочтительно отличаются друг от друга и необязательно могут (независимо друг от друга) все соответствовать предпочтительному отношению в 2 или более раз больше частоты первого напряжения переменного тока и частоты второго и дополнительных напряжений переменного тока соответственно. Дополнительные напряжения переменного тока могут однако также иметь частоту, выбранную из диапазона 0,1 Гц или выше, в частности, 1 Гц или выше, такую как вплоть до 10000 Гц, такую как в диапазоне 1-10000 Гц, в частности, 5-1000 Гц. Однако, по меньшей мере один набор из двух напряжений переменного тока удовлетворяет указанному диапазону отношения в по меньшей мере 2, такому как в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, такому как в диапазоне 5-1000.

В другом конкретном варианте реализации, в котором прикладывают по меньшей мере два напряжения переменного тока, предпочтительно как первое напряжение переменного тока, так и второе напряжение переменного тока имеют треугольную форму волны. Необязательные одно или более дополнительных напряжений переменного тока могут также иметь треугольную форму волны.

Варианты реализации, описанные выше по отношению к переменному току (AC) и переменному току/постоянному току (AC/DC), можно также применить к вариантам реализации AC/AC/DC.

Приложение первого и второго напряжений переменного тока и напряжения постоянного тока может происходить до, во время или после нагревания водной жидкости. Предпочтительно, первое и второе напряжения переменного тока и напряжение постоянного тока прикладывают во время нагревания водной жидкости.

Изобретение также предусматривает систему, с помощью которой можно применить способ по изобретению. Таким образом, в одном варианте реализации изобретением предусматривается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, выполненный с возможностью нагревания водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагревания водной жидкости в водонагревателе, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью нахождения в контакте с водной жидкостью, и источник электропитания, выполненный с возможностью приложения первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом источник электропитания дополнительно выполнен с возможностью приложения второго напряжения переменного тока (и, необязательно, одного или более дополнительных напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,02 Гц-5 Гц, и при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока составляет 2 или более, и при этом источник электропитания дополнительно выполнен с возможностью приложения напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем напряжение постоянного тока составляет по меньшей мере 0,5 В, и при этом нагревательный элемент выполнен в качестве положительного электрода.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ

В данном случае водной жидкостью является, в частности, вода. Способ можно использовать для жесткой и мягкой воды, особенно для воды с ее проводимостью, предпочтительно составляющей по меньшей мере 100 мкСм/см.

Нагревательный элемент может быть погружен непосредственно в воду или же выполнен в качестве (части) стенки нагревателя. В обоих случаях нагревательный элемент (стенка) действует как электрод и электрически подсоединен(а) к противоэлектроду. Таким образом, нагревательный элемент (его поверхность) находится в контакте с водной жидкостью в нагревателе. Это здесь также указано фразой "причем нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью". Следует отметить, что термин "нагревательный элемент" также относится к той части (элементу), которая(ый) находится в контакте с водной жидкостью и обеспечивает (при использовании нагревателя для нагрева водной жидкости) перенос тепла от нагревателя к водной жидкости. Именно на нагревательном элементе (или, более конкретно, на его (части) поверхности, которая находится в контакте с водной жидкостью) может осаждаться накипь. Таким образом, термин "нагревательный элемент" может необязательно относиться к реальному теплогенерирующему устройству, которое вырабатывает тепло, но относится к той части/элементу, которая(ый) передает тепло водной жидкости. В одном варианте реализации "термин" нагревательный элемент может также относиться к множеству нагревательных элементов.

В данном случае нагревательный элемент для нагревания водной жидкости предпочтительно содержит одну или более металлических частей для нагревания жидкости, таких как стальная стенка или стальной погружной нагреватель, или выполнен по существу из металла. Следовательно, нагревательный элемент в данном случае упоминается здесь также как металлический нагревательный элемент. На этом металле нагревательного элемента, который находится в контакте с водной жидкостью, может осаждаться накипь. В данном случае предпочтительно, чтобы нагревательный элемент для нагревания водной жидкости содержал одну или более стальных частей для нагревания жидкости или был выполнен по существу из стали. Следовательно, нагревательный элемент или часть нагревательного элемента, которая находится в контакте с водой, предпочтительно выполнена из стали. В конкретном варианте реализации нагревательный элемент представляет собой стальной нагревательный элемент.

Термин "противоэлектрод" в одном варианте реализации может также относиться к множеству противоэлектродов. Например, когда прикладывают более чем один сигнал, в принципе можно использовать различные противоэлектроды. В одном варианте реализации прикладываемые сигналы подают отдельные противоэлектроды, при этом, таким образом, противоэлектрод содержит множество противоэлектродов, и при этом первое напряжение переменного тока прикладывают между нагревательным элементом и первым противоэлектродом, и при этом второе напряжение переменного тока прикладывают между нагревательным элементом и другим противоэлектродом, и/или при этом напряжение постоянного тока прикладывают между нагревательным элементом и другим противоэлектродом. К тому же, другой противоэлектрод для одного сигнала может быть еще одним другим противоэлектродом для еще одного сигнала. В частности, когда прикладывают два или более сигнала переменного тока, возможен вариант использования разного противоэлектрода для каждого сигнала переменного тока. Предпочтительно, напряжение постоянного тока прикладывают к каждому набору из нагревательного элемента и противоэлектродов.

Следовательно, изобретение также предусматривает вариант реализации водонагревательной системы, в которой противоэлектрод содержит множество противоэлектродов и в которой источник электропитания и множество противоэлектродов выполнены с возможностью приложения первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и первым противоэлектродом и приложения второго напряжения переменного тока между нагревательным элементом и дополнительным противоэлектродом или приложения напряжения постоянного тока между нагревательным элементом и дополнительным противоэлектродом. Когда прикладывают и второе напряжение переменного тока, и напряжение постоянного тока, можно использовать различные или идентичные дополнительные противоэлектроды. В другом варианте реализации, при использовании двух или более напряжений переменного тока и напряжения постоянного тока, напряжение постоянного тока прикладывают к каждому набору из противоэлектрода и нагревательного элемента, и