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 к водонагревательной системе, которая может быть использована для такого способа. Изобретение также относится к электронному устройству, содержащему такую водонагревательную систему.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водонагревательные устройства применяются во многих областях, например, в паровых утюгах, электрических чайниках, автоматах для продажи горячих напитков и т.д. Недостатком таких устройств является то, что на нагревательных элементах, которые имеют контакт 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 в (внешний) бойлер гладильной системы, вследствие чего может образоваться накипь. Если накипь (периодически) не удаляется, может произойти засорение, в результате чего производительность устройства для генерации водяного пара может снизиться и, в конечном счете, может возникнуть вероятность того, что устройство для генерации водяного пара станет непригодным для использования.

Например, в WO2007007241 описана паровая гладильная система, содержащая паровой утюг и бойлерную систему, имеющую бойлер для генерации водяного пара, в которой паровой утюг и бойлер соединены друг с другом шлангом подачи пара. Во время работы бойлерной системы в бойлере образуется накипь. С целью удаления накипи из бойлера через регулярные промежутки выполняют процесс промывания бойлерной системы. Во время процесса промывания открывают промывочный клапан, соединенный с выпуском воды, расположенным на дне бойлера, и вода вытекает из бойлера в промывочный контейнер. В ходе этого процесса частицы накипи переносятся вместе с потоком воды. Предпочтительно, перед открыванием промывочного клапана внутри бойлера создают давление, в результате чего вода принудительно выбрасывается из бойлера, что повышает эффективность промывания. Во время промывания или в его конце в бойлер может быть введен растворитель накипи.

В US 2003192436 описан способ генерации водяного пара, в частности, для устройства приготовления пищи, при котором текучую среду, находящуюся в контейнере парогенератора, доводят до кипения путем нагрева по меньшей мере одной нагреваемой поверхности стенки контейнера парогенератора. Эту текучую среду при нагреве приводят во вращение и в результате прижимают к нагреваемой поверхности стенки из-за центробежных сил, возникающих при вращении. Водяной пар, возникший в результате испарения по меньшей мере части текучей среды, выходит из контейнера парогенератора через выпуск пара, и капли текучей среды, переносимые паром, отделяют при помощи по меньшей мере одного первого ротора, установленного с возможностью вращения в контейнере парогенератора, который приводит эту текучую среду во вращение. Это изобретение также относится к устройству, в котором используют рассмотренный способ.

В US2001018866 описана система для индикации состояния обызвествления проточных нагревателей, в частности, в машинах для кофе-эспрессо, причем проточный нагреватель имеет магистраль впуска холодной воды и магистраль выпуска горячей воды, и эта система предназначена для точной индикации состояния обызвествления и имеет несложную конструкцию. С этой целью предусмотрен манометр для измерения перепада давлений текучей среды, который имеет две камеры высокого давления, разделенные диафрагмой, причем одна из камер высокого давления имеет гидравлическую связь с магистралью впуска холодной воды, а другая камера высокого давления имеет гидравлическую связь с магистралью выпуска горячей воды. Диафрагма, на которую действует разница давлений между двумя камерами, соединена с элементами индикации.

Жесткая вода, содержащая значительное количество Ca²⁺ и HCO₃ ^- (бикарбонат), может образовывать накипь (CaCO₃) при увеличении температуры в соответствии со следующей химической реакцией:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂

В частности, накипь будет выделять кипящая вода, эта накипь будет образовываться не только в воде, но также и на самом нагревательном элементе, так как он имеет наибольшую температуру. Со временем накипь на нагревательном элементе будет нарастать, и когда внутренние механические напряжения увеличатся, она будет свободно отделяться от элемента. В литературе предлагается несколько способов обработки воды для предотвращения образования накипи. Хорошо известным способом является использование средств ионного обмена, где Ca²⁺ заменяется на Na⁺ или H⁺. Вторым хорошо известным способом является использование фосфоната, который в небольшом количестве добавляют в воду и который препятствует образованию зародышевых кристаллов в жесткой воде, эффективно предотвращая рост кристаллов и, таким образом, образование накипи (см. также указанные выше документы).

В первом случае необходимо использовать картридж с находящейся внутри ионообменной смолой. После израсходования картридж необходимо регенерировать или заменять новым. В последнем случае необходимо постоянно добавлять фосфанат, так как фосфонаты имеют ограниченную устойчивость при pH на уровне 7-8,5, т.е. pH жесткой воды. Постоянное добавление может быть реализовано, например, за счет использования плотно спрессованной таблетки, которая очень медленно выделяет фосфонаты в воду. Этот принцип работы используется в существующих паровых утюгах. При этом в воду добавляют химикаты, что может оказаться недостатком, например, если воду (также) предполагается использовать для питья.

Также предложены физические способы предотвращения образования накипи, но они могут иметь менее ясный принцип работы, и их действенность в некоторых случаях может даже оказаться сомнительной. Примером плохо понимаемого и невоспроизводимого способа предотвращения накипи является использование (электро)магнитов, установленных на водяном трубопроводе для предотвращения накипи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, аспект изобретения состоит в том, чтобы предложить альтернативный способ предотвращения или снижения образования накипи в водонагревателе и/или альтернативную водонагревательную систему, который(ая) предпочтительно устраняет или по меньшей мере частично смягчает один или более из вышеописанных недостатков и/или позволяет обойтись без относительно более сложных конструкций или решений уровня техники. В частности, цель изобретения состоит в том, чтобы предотвратить или снизить образование накипи на нагревательных элементах (таких как нагреваемая стенка или погружной нагреватель) в нагревательных приборах и/или устранить обызвествление поверхностей таких нагревательных элементов.

В данном случае предлагается электрохимический метод предотвращения и/или удаления накипи из водной жидкости, такой как вода. В основе него может лежать принцип наличия в воде двух электродов, соединенных с источником 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 приводить к локальному увеличению pH и превращению HCO₃ ^- в CO₃ ^-. CO₃ ^- будет реагировать с Ca²⁺, и на катоде будет осаждаться известь.

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

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-.

Если анод является реакционно-способным, он может окисляться. Например, металлические аноды будут растворяться, если только не используются аноды из очень устойчивого металла (Pt), некоторых оксидов переходных металлов или углерода. Со стали выделившуюся на ней известь можно удалить путем приложения положительного напряжения, но эффективность этого ограничивается коррозионной стойкостью металла, что позволяет применять только небольшие электрические напряжения/токи.

В итоге, такая простая установка может удалять накипь из воды путем осаждения ее на катоде и поддержания анода (стойкого к окислению) чистым. Недостатком, помимо необходимости в коррозионной стойкости материала анода, может стать то, что катод необходимо очищать через регулярные интервалы. Поэтому изобретением, в частности, предлагаются решения, которые также могут решить и эту проблему. Ниже некоторые предпочтительные варианты его реализации рассмотрены более подробно.

Было неожиданно обнаружено, что образование накипи можно снизить, предотвратить или исключить при использовании способа, в котором подают два сигнала переменного тока с различными частотами. Поэтому изобретением, в частности, предлагается способ использования водонагревателя, предназначенного для нагрева водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в водонагревателе, и этот способ содержит:

a. нагрев водной жидкости в водонагревателе нагревательным элементом, причем нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение второго напряжения переменного тока (или больше напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, и при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока составляет 2 или более.

Возможно, может быть добавлена компонента постоянного тока. Эти две или более компоненты переменного тока и возможная компонента постоянного тока соответственно обсуждаются ниже более подробно.

Переменный ток

При подаче на электроды переменного тока (AC), на электродах с чередованием будут образовываться кислота и основание. При образовании накипи во время кипения, она, по существу, не будет сцепляться со стенками электрода, так как будет постоянно растворяться и повторно осаждаться на поверхности электрода. Этот способ также можно использовать для удаления извести с уже обызвествленных поверхностей. В частности, при более низких частотах адгезия накипи снижается настольно сильно, что она спонтанно отделяется от поверхности. Накипь отделяется тем лучше, чем дольше обызвествленная поверхность имеет положительный потенциал, при котором возникает кислота. В течение этого периода времени также может происходить коррозия металла. Чувствительность металлических электродов к коррозии может стать ограничивающим фактором при выборе тока и частоты, которые могут быть использованы, как в случае удаления накипи при постоянном токе. Однако если говорить в общем, было обнаружено, что отделение накипи происходит легче, чем окисление металла, если вместо постоянного тока используется переменный ток. Кроме того, в режиме переменного тока можно использовать более высокие напряжения и более высокие токи, чем в режиме постоянного тока, что делает эффект удаления извести при электрохимической обработке в режиме переменного тока значительно более эффективным, чем в режиме постоянного тока.

Таким образом, изобретением предлагается способ использования водонагревателя, предназначенного для нагрева водной жидкости (далее называемого "нагревателем"), причем нагреватель содержит металлический нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в нагревателе, и этот способ содержит:

a. нагрев водной жидкости в водонагревателе нагревательным элементом, причем нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

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

При использовании такого нагревателя этот способ с выгодой может быть применен для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности), но также этот способ может быть применен для удаления накипи, уже образовавшейся на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может сцепиться ни с нагревательным элементом (его поверхностью), ни с противоэлектродом, и будет по существу оставаться плавающей в воде.

Таким образом, изобретением также предлагается способ предотвращения или снижения образования накипи на металлическом нагревательном элементе водонагревателя, предназначенного для нагрева водной жидкости ("нагревателя"), и этот способ содержит:

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

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

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

Особенно выгодным является использование сигналов переменного тока, имеющих треугольную форму. В этом случае время, в течение которого ток находится на своем пике, меньше по сравнению, например, с волнами синусоидальной или прямоугольной формы, что снижает риск коррозии. В конкретном варианте реализации настоящего изобретения, первое напряжение переменного тока имеет волну треугольной формы.

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

Изобретением также предлагается система, с помощью которой может быть применен способ по изобретению. Поэтому в одном из вариантов его реализации изобретением предлагается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, предназначенный для нагрева водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в этом 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.

Переменный ток/переменный ток

Как упомянуто выше, было неожиданно обнаружено, что дополнительное увеличение эффективности при удалении накипи при помощи первого переменного тока может быть достигнуто путем приложения дополнительного переменного тока помимо первого переменного тока.

При приложении в одно и то же время двух (или более) напряжений переменного тока используют сигнал более низкой частоты и сигнал более высокой частоты. В общем было обнаружено, что чем ниже частота, тем сильнее может быть эффект удаления накипи электрическим током. Однако при слишком большом понижении частоты также может начинаться коррозия. При более высокой частоте коррозия может подавляться, но при этом также может ограничиваться эффект удаления накипи. Неожиданно обнаружено, что при наложении высокочастотного сигнала переменного тока на низкочастотный сигнал переменного тока коррозионный эффект низкочастотного сигнала подавляется, но при этом по-прежнему действует эффект удаления накипи низкочастотным сигналом переменного тока.

Таким образом, в еще одном аспекте изобретением предлагается способ использования водонагревателя ("нагревателя"), предназначенного для нагрева водной жидкости, причем нагреватель содержит металлический нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в нагревателе, и этот способ содержит:

a. нагрев водной жидкости в нагревателе нагревательным элементом, причем нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, в частности, 0,1-2,5 Гц, и при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, например, в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, например, в диапазоне 5-1000.

При использовании такого нагревателя этот способ с выгодой может быть применен для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности), но этот способ также может быть использован для удаления накипи, уже образовавшейся на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может сцепиться ни с нагревательным элементом (его поверхностью), ни с противоэлектродом, и будет по существу оставаться плавающей в воде.

Таким образом, изобретением также предлагается способ предотвращения или снижения образования накипи на металлическом нагревательном элементе водонагревателя, предназначенного для нагрева водной жидкости, и этот способ содержит:

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

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом и приложение второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, в частности, 0,1-2,5 Гц, и при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, например, в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, например, в диапазоне 5-1000, например, до 500.

Как упомянуто выше, неожиданно и с выгодой обнаружено, что высокочастотный сигнал переменного тока, наложенный на низкочастотный сигнал переменного тока, подавляет коррозионный эффект низкочастотного сигнала, но при этом по-прежнему действует эффект удаления накипи низкочастотным сигналом переменного тока. Кроме того, как указано выше, первое напряжение переменного тока предпочтительно имеет первую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,1 Гц или выше, такую как по меньшей мере 1 Гц, например, вплоть до 10000 Гц, например, в диапазоне 1-10000 Гц, в частности, 5-1000 Гц. Таким образом, первое напряжение переменного тока и второе напряжение переменного тока имеют различные частоты.

Фраза "приложение второго напряжения переменного тока" и аналогичные фразы не исключают приложения последующего (третьего и т.д.) напряжения переменного тока. Поэтому в следующем варианте реализации могут быть приложены первое напряжение переменного тока и второе напряжение переменного тока, как здесь указано, и, возможно, одно или более последующих напряжений переменного тока. Таким образом, в конкретном варианте его реализации изобретение также включает в себя указанный 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, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока)". Для облегчения понимания, здесь это часто относится ко "второму напряжению переменного тока".

Второе приложенное напряжение переменного тока может зависеть от конструкции нагревательного элемента и противоэлектрода, но может, например, также находиться в диапазоне примерно 1-100 В, в частности, 5-50 В. Частоты второго и возможных последующих напряжений переменного тока предпочтительно отличаются друг от друга, и необязательно (каждая из них независимо) могут соответствовать предпочтительному отношению в 2 или более раз больше частоты первого напряжения переменного тока и частоты второго и последующих напряжений переменного тока. При этом последующие напряжения переменного тока также могут иметь частоту, выбранную из диапазона 0,1 Гц или выше, в частности, 1 Гц или выше, например, вплоть до 10000 Гц, такую как в диапазоне 1-10000 Гц, в частности, 5-1000 Гц. При этом, однако, по меньшей мере одна группа из двух напряжений переменного тока соответствует указанному отношению, равному по меньшей мере 2, такому как в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, например, в диапазоне 5-1000.

В еще одном конкретном варианте реализации, в котором приложены по меньшей мере два напряжения переменного тока, предпочтительно и первое напряжение переменного тока, и второе напряжение переменного тока имеют волну треугольной формы. Возможные одно или более последующих напряжений переменного тока также могут иметь волну треугольной формы.

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

Изобретением также предлагается система, с помощью которой может быть применен способ по изобретению. Поэтому в одном из вариантов его реализации изобретением предлагается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, предназначенный для нагрева водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в этом 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, причем источник электропитания дополнительно выполнен с возможностью приложения второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, и при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока составляет 2 или более.

Дополнительный постоянный ток

Неожиданно было обнаружено, что еще большее увеличение эффективности удаления накипи при помощи переменного тока может быть достигнуто за счет приложения дополнительного к переменному току постояннотокового смещения. Это означает, что обызвествленной поверхности (например, стенке проточного нагревателя или погружному нагревательному элементу криволинейной формы) придают положительный потенциал при отрицательном потенциале на противоэлектроде. В данном случае, при объединении с переменным током, можно приложить гораздо более высокое напряжение (постоянного тока), чем в случае отдельного постоянного тока. Теперь можно использовать напряжения постоянного тока, которые обычно неприменимы для удаления извести с поверхности из-за коррозии. Переменный ток сдерживает коррозионный эффект постоянного тока, при этом к эффекту устранения обызвествления, производимому переменным током, добавляется эффект отделения накипи.

Таким образом, в следующем аспекте изобретением предлагается способ, дополнительно содержащий 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. В общем, напряжение постоянного тока будет находиться в диапазоне примерно 1,0-10 В, например, 1,5-10 В, в частности, 1,5-6 В. Помимо этого, как указано выше, первое напряжение переменного тока предпочтительно имеет первую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 1 Гц или выше, такую как в диапазоне 1-1000 Гц, в частности, 5-1000 Гц.

Другим преимуществом постояннотокового смещения к напряжению переменного тока является следующее. Если напряжение переменного тока приложено к системе, в которой электроды имеют разный размер, коррозионная стойкость электрода наименьшего размера может определять коррозионную стойкость установки в целом, так как он имеет наибольшую плотность тока, что делает его наиболее чувствительным к коррозии. Если, например, для удаления накипи со стенки (предполагается, что стенка соединена с нагревательным элементом) в проточном нагревателе установлен небольшой противоэлектрод, этот небольшой электрод будет определять ток и частоту, которые могут быть применены. Если постояннотоковое смещение приложено с правильной полярностью, стенка (+) выиграет от дополнительного удаления накипи, при этом небольшой электрод защищен от коррозии, так как он имеет отрицательный потенциал (-).

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

Изобретением также предлагается система, с помощью которой может быть применен способ по изобретению. Поэтому в одном из вариантов его реализации изобретением предлагается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, предназначенный для нагрева водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в этом 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 второго напряжения переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем 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, более предпочтительно, по меньшей мере 1,0 В, и нагревательный элемент выполнен положительным электродом.

Неожиданно также было обнаружено, что наложение высокочастотного сигнала переменного тока на низкочастотный сигнал переменного тока позволяет использовать низкочастотные сигналы переменного тока (также см. выше). Так как сигналы очень низкой частоты 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 подходящей для работы с различными типами водных жидкостей, чем сочетания одного напряжения переменного тока/напряжения постоянного тока.

Таким образом, особенно предпочтительным является сочетание первого напряжения переменного тока, второго (медленно изменяющегося) напряжения переменного тока и напряжения постоянного тока. Поэтому изобретением также предлагается способ использования водонагревателя ("нагревателя"), предназначенного для нагрева водной жидкости, причем нагреватель содержит металлический нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в нагревателе, и этот способ содержит:

a. нагрев водной жидкости в нагревателе нагревательным элементом; и

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, приложение второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, в частности, 0,1-2,5 Гц, при этом отношение между первой частотой напряжения переменного тока и второй частотой напряжения переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, например, в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, например, 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.

При применении такого нагревателя этот способ с выгодой может быть использован для (по существу) предотвращения образования накипи на нагревательном элементе (его поверхности), но также этот способ может быть использован для удаления накипи, уже образовавшейся на нагревательном элементе (его поверхности). Накипь не может сцепиться ни с нагревательным элементом (его поверхностью), ни с противоэлектродом, и будет по существу оставаться плавающей в воде.

Таким образом, изобретением также предлагается способ предотвращения или снижения образования накипи на металлическом нагревательном элементе нагревателя, предназначенного для нагрева водной жидкости, и этот способ содержит:

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

b. приложение первого напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, приложение второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, предпочтительно выбранную из диапазона 0,02-5 Гц, в частности, 0,1-2 Гц, при этом отношение между первой частотой переменного тока и второй частотой переменного тока предпочтительно составляет 2 или более, например, в диапазоне 2-1000, в частности, по меньшей мере 5, например, 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.

Варианты реализации настоящего изобретения, описанные выше в отношении режимов "переменный ток" и "переменный ток/переменный ток", также применимы к вариантам "переменный ток/переменный ток/постоянный ток".

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

Изобретением также предлагается система, с помощью которой может быть применен способ по изобретению. Поэтому в одном из вариантов его реализации изобретением предлагается водонагревательная система, содержащая водонагреватель, предназначенный для нагрева водной жидкости, причем водонагреватель содержит нагревательный элемент для нагрева водной жидкости в этом 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, причем источник электропитания дополнительно выполнен с возможностью приложения второго напряжения переменного тока (и, возможно, одного или более последующих напряжений переменного тока) между нагревательным элементом и противоэлектродом, при этом второе напряжение переменного тока имеет вторую частоту переменного тока, выбранную из диапазона 0,02-5 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 положительным электродом.

Дополнительные варианты

В данном случае водная жидкость, в частности, представляет собой воду. Способ может быть использован для жесткой и мягкой воды, в частности, для воды с проводимостью, предпочтительно составляющей по меньшей мере 100 мкСм/см.

Нагревательный элемент может быть погружен непосредственно в воду, либо может быть выполнен как стенка (часть стенки) нагревателя. В обоих случаях нагревательный элемент (стенка) действует как электрод и электрически соединен(а) с противоэлектродом. Таким образом, нагревательный элемент (его поверхность) находится в контакте с водной жидкостью, расположенной в нагревателе. Здесь это также указано фразой "причем нагревательный элемент находится в контакте с водной жидкостью". Отметим, что термин "нагревательный элемент", таким образом, относится к той части (элементу), которая(ый) находится в контакте с водной жидкостью и обеспечивает (при использовании нагревателя для нагрева водной жидкости) поступление теплоты от нагревателя в водную жидкость. Именно на нагревательном элементе (или, более конкретно, на его поверхности (ее части), которая находится в контакте с водной жидкостью) может осаждаться накипь. Термин "нагревательный элемент", таким образом, может необязательно относиться к фактическому теплогенерирующему устройству, которое выделяет теплоту, но относится к той части/элементу, которая(ый) передает теплоту водной жидкости. В одном варианте реализации термин "нагревательный элемент" может также относиться к множеству нагревательных элементов.

Нагревательный элемент для нагрева водной жидкости здесь предпочтительно содержит одну или более металлических частей, предназначенных для нагрева жидкости, или состоит по существу из металла, например, стальная стенка или стальной погружной нагреватель. Поэтому нагревательный элемент здесь также указан как металлический нагревательный элемент. На этом металле нагревательного элемента, который находится в контакте с водной жидкостью, может осаждаться накипь. Предпочтительно, нагревательный элемент для нагрева водной жидкости здесь содержит одну или более стальных частей, предназначенных для нагрева жидкост