Электрохимическое удаление накипи инвертированием импульсного сигнала

Электрохимическое удаление накипи инвертированием импульсного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу нагревания жидкости, в частности, воды, (водо)нагревательному устройству для использования такого способа, а также к электронному прибору, содержащему такое (водо)нагревательное устройство.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Водонагревательные приборы используют во всевозможных областях применения, таких как паровые утюги, электрочайники, автоматы для продажи горячих напитков и т.д. Проблема у таких приборов состоит в том, что на нагревательных элементах, которые находятся в контакте с водой, может образовываться накипь.

Например, в процессе работы парогенерирующего прибора подают воду к той части водной инфраструктуры, где она нагревается, например, во (внешний) бойлер утюга системы, в результате чего может быть образовываться накипь. Если накипь (периодически) не удаляется, то может произойти засорение, в результате которого характеристики парогенерирующего прибора могут снижаться, и, в конце концов, парогенерирующий прибор станет непригодным для использования.

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

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃+H₂O+CO₂

Особенно выделять накипь будет кипящая вода, причем накипь будет образовываться в воде, а также на самом нагревательном элементе, поскольку он имеет самую высокую температуру. Со временем накипь будет нарастать на нагревательном элементе, а когда внутренние напряжения увеличатся, она будет отваливаться от элемента. В литературе были заявлены несколько видов обработки воды для предотвращения образования накипи. Хорошо известным способом является использование ионообменников, где ионы Ca²⁺ обмениваются на Na⁺ или H⁺. Вторым хорошо известным способом является использование фосфоната, который в небольшом количестве добавляют к воде и который ингибирует образование затравочных кристаллов в жесткой воде, эффективно предотвращая рост кристаллов и, тем самым, образование накипи.

В первом случае необходимо использовать картридж с ионообменной смолой внутри. После истощения картридж необходимо регенерировать или заменять на новый. В последнем случае необходимо постоянно добавлять фосфонат, поскольку фосфонаты имеют ограниченную устойчивость при pH 7-8,5, т.е. при pH жесткой воды. Непрерывное добавление может быть осуществлено, например, с помощью использования спрессованных таблеток, которые очень медленно высвобождают фосфонаты в воду. Этот способ работы был использован в паровых утюгах уровня техники. Однако при этом в воду добавляют химические вещества, что может быть недостатком, например, если вода предназначается (также) для питья.

Также было заявлено о физических способах предотвращения образования накипи, но они могут иметь менее четкий принцип работы, а в некоторых случаях их эффективность может быть иногда даже сомнительной. Например, использование (электро)магнитов, размещаемых на водопроводных трубах для предотвращения накипи, является примером плохо понимаемого и невоспроизводимого способа предотвращения накипи.

Способы предотвращения накипи описаны также в WO2012011026 и WO2012011051.

JP2003235399 описывает средство электромагнитного возбуждения, которое устанавливают в цилиндрическом теле нагревателя и которое генерирует вибрацию в теле нагревателя, вызывая биение тела от внутренней поверхности при предписанном временном интервале. Различие вибрации тела нагревателя, которое различается в воздухе и в воде, обнаруживают средством определения вибрации, и это различие вибрации классифицируют с помощью электрической схемы. Если обнаружено, что нагреватель находится на воздухе, схема переключения переключается в невозбужденное состояние, вызывая выключение нагревателя.

CN101085683 описывает устройство питания для системы электрохимической обработки сточной воды. Оно содержит: одну основную схему питания; регулируемую внешнюю рабочую схему, которая может генерировать волну в виде колокола 2-110 В и 20-200 Гц; одну схему питания для стабилизации и регулирования внутреннего напряжения, один источник питания стабилизированного напряжения, используемый для генерации по меньшей мере одной единицы внутреннего рабочего постоянного тока; один источник сигнала переменного тока, который используют для получения регулируемого сигнала переменного тока с частотой 30-150 Гц; один источник высокочастотного сигнала прямоугольной формы, используемый для получения регулируемого сигнала прямоугольной формы с частотой 7-900 кГц и коэффициентом заполнения 1-99%, для задержки сигнала переменного тока входного сигнала переменного тока и выходного сигнала с качанием частоты; одну управляющую схему, которую используют для увеличения частоты качания на выходе высокочастотного сигнала прямоугольной формы; и одну выходную схему, которую используют для задержки внутреннего рабочего тока после выхода через управляющую схему и затем к выходу устройства питания.

JP2007021338 описывает генератор ионной воды, который включает в себя электролизирующий переключающийся источник питания, генерирующий выходной сигнал постоянного тока, у которого огибающая становится пульсирующим током полуволны синусоиды путем переключения выпрямленного напряжения от источника электропитания промышленного переменного тока, средство переключения полярности, подающее электрический ток к электродам, и при этом полярность выходного сигнала постоянного тока периодически меняется на противоположную, чтобы реализовывать изменение полярности на противоположную при переходе через нулевую точку выпрямленного напряжения, и средство управления переключением, управляющее электролизирующим переключающимся источником электропитания, прерывающее выходной сигнал электрического тока при переходе через нулевую точку, если получена команда на изменение полярности от средства переключения полярности, и после этого начинающее выдачу электрического тока при реализации изменения полярности на противоположную, тем самым выдача электрического тока прерывается при переходе через нулевую точку по команде на изменение полярности. Дополнительно, если выдача электрического тока начинается при реализации изменения полярности, то она запускается с нуля при синусоидальной волне.

US 4357524 описывает систему контроллера, использующую высокочастотное переключение с обеспечением запускающего и запирающего симметричного ключа с частотой, примерно десятикратно превышающей частоту источника, и коэффициентом заполнения, определяемым широтно-импульсной модуляцией высокочастотного волнового сигнала в соответствии с температурой нагревателя окна.

EP2036865 описывает, что на внешней стороне водопроводной трубы с каналом для воды имеется змеевик, в нее подают подлежащую обработке воду, и от источника питания переменного тока к змеевику подают специальный переменный ток, имеющий особую частоту или особую пиковую величину тока. В качестве частоты специального переменного тока выбирают одну резонансную частоту из группы резонансных частот с множественными резонансными частотами. В канале наводится резонансное магнитное поле при особой пиковой величине тока. Осциллирующее электромагнитное поле, наведенное таким специальным переменным током, прикладывается к обрабатываемой воде и подвергает обрабатываемую воду обработке электромагнитным полем, в результате чего можно быть получена активная обработанная вода, которая активирована просто и легко, и высокоэффективно.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, одним аспектом изобретения является предложение альтернативного способа предотвращения или уменьшения образования накипи в водонагревателе и/или альтернативного водонагревательного устройства, которое предпочтительно предотвращает или по меньшей мере частично устраняет один или более из описанных выше недостатков и/или относительно более сложные конструкции или решения уровня техники. В частности, целью изобретения является предотвращение или уменьшение образования накипи на нагревательных элементах (таких как нагреваемая стенка или погружной нагреватель) в бытовых нагревательных электроприборах и/или декальцинирование покрытых накипью поверхностей этих нагревательных элементов.

Здесь предлагается электрохимическое предотвращение образования накипи и/или ее удаление из (водной) жидкости, например, воды. Принцип может заключаться в наличии в воде двух электродов, соединенных с источником питания постоянного тока. На аноде (+ электроде) происходит окисление. На катоде(- электроде) происходит восстановление; на практике это означает, что на катоде вода восстанавливается:

2H₂O+O₂+4e^-→4OH^-

Образование OH^- будет локально увеличивать pH и переводить HCO₃^- в CO₃^-. CO₃^- будет вступать в реакцию с Ca²⁺ и на катоде будет осаждаться известь.

На аноде происходит окисление. Если материал анода является стойким к окислению, то вода окисляется до кислорода и кислоты. Кислота будет растворять известь, которая 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 используют очень стабильный металл (Pt), определенные оксиды переходных металлов или углеродные аноды. Покрытая известью сталь может быть декальцинирована с помощью приложения положительного напряжения, но его влияние ограничивается коррозионной стойкостью металла, делая возможными только очень небольшие напряжения/токи.

В итоге, такая простая установка может удалять накипь из воды, осаждая ее на катоде и сохраняя (стойкий к окислению) анод чистым. Недостатком, помимо необходимости в коррозионностойком анодном материале, может быть необходимость очистки катода с регулярными интервалами.

Обнаружено, что накипь (т.е. образование карбоната кальция («извести»)) можно предотвратить приложением сигнала переменного тока к двум электродам, один из которых является нагревательным элементом. При постоянном инвертировании сигнала нагревательный элемент попеременно является анодом или катодом. Это означает, что на поверхности нагревательного элемента попеременно образуется кислота и основание, эффективно ослабляя адгезию накипи на нагревательном элементе.

Основная идея, лежащая в основе сигнала переменного тока, состоит в том, что коррозия подавляется посредством предотвращения перемещения ионов металла из электрода в раствор. Когда сигнал положительный, ионы металла стремятся покинуть электрод в воду (коррозия). Когда сигнал достаточно быстро инвертируется, ионы металла оттягиваются назад к электоду. Когда такое инвертирование достаточно быстрое, ионы не могут покинуть пограничный слой у поверхности металла и коррозия предотвращается.

Хотя добавление сигнала высокой частоты может подавлять коррозию при единственном сигнале переменного тока низкой частоты, существует и недостаток. Второй сигнал переменного тока должен иметь определенную амплитуду для того, чтобы быть эффективным. Это означает, что когда, к примеру, амплитуды обоих сигналов переменного тока равны амплитуде на пике сигнала низкой частоты, амплитуду модулируют второй частотой, доводя ее до 0 В на минимуме, но удваивая ее на максимуме (смотри ниже). Удваивание амплитуды может затем привести снова к коррозии, несмотря на то, что присутствует второй сигнал переменного тока, который мог бы предотвратить эту коррозию, вследствие пиковой амплитуды, превышающей порог коррозии.

Кроме того, следует отметить, что в этом примере на пике сигнала низкой частоты а, следовательно там, где существует наивысший риск коррозии, сигнал инвертируется только до 0 В. На самом деле это означает, что тонкая настройка правильного сигнала для водонагревательного прибора с целью предотвращения образования накипи и коррозии является довольно трудоемкой, поскольку нужно правильно выбрать не только частоты, но и амплитуды (включая необязательный постоянный ток). Для предотвращения образования накипи необходима достаточная амплитуда, но на пиках амплитуда не должна преодолевать определенное пороговое значение, где разрушается пограничный слой у электрода и возникает коррозия.

Неожиданно было обнаружено, что возможно преодолеть недостатки уровня техники с помощью модулирования сигнала переменного тока импульсом, а не сигналом переменного тока, который инвертирует сигнал на определенной частоте. Первое преимущество состоит в том, что теперь возможно полностью инвертировать сигнал, тем самым улучшая восстановление пограничного слоя у поверхности металлического электрода без введения добавочной амплитуды. Второе преимущество состоит в том, что низкочастотный сигнал теперь можно легче подстраивать для достаточного образования кислоты, в то время как частота следования импульсов позволяет предотвращать коррозию без прибавления амплитуды: эти два процесса (предотвращение образования накипи и предотвращение коррозии) теперь можно легче отделить друг от друга, чем при наложении сигналов переменного тока. Понятно, что можно модифицировать частоту следования импульсов, но можно также изменять коэффициент заполнения импульса.

Следовательно, в первом аспекте изобретение предлагает способ нагревания жидкости в нагревателе, при этом нагреватель содержит нагревательный элемент, при этом способ содержит (i) нагревание жидкости в нагревателе, причем нагревательый элемент находится в контакте с жидкостью, и (ii) приложение разности потенциалов (V), в частности, по меньшей мере 1 В, между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем эта разность потенциалов (V) имеет переменнотоковую составляющую, посредством чего разность потенциалов изменяется с частотой переменного тока (f) в диапазоне 0,01-100 Гц, и при этом разность потенциалов прикладывают с длительностью цикла (T) и коэффициентом заполнения (D), при этом разность потенциалов имеет знак во время первой части длительности цикла, противоположный знаку разности потенциалов во время второй части длительности цикла, и при этом в течение одной или более из первой части длительности цикла и второй части длительности цикла разность потенциалов временно меняет знак, как дополнительно охарактеризовано в прилагаемой формуле изобретения.

Таким образом, изобретение предлагает способ, в котором во время или после нагрева жидкости нагревательный элемент подвергается флуктуирующей разности потенциалов, причем такая флуктуация имеет относительно медленную составляющую, которая составляет порядка 0,01-100 Гц, в частности 0,1-50 Гц, но в пределах этих циклов потенциал временно изменяется по знаку, а, необязательно, и по абсолютной величине. В результате этого, временно, знак потенциала на нагревательном элементе (и будучи в тоже время в контакте с (горячей) водной жидкостью, в частности водой) изменяется с плюса «+» на минус «-», или наоборот.

Неожиданно оказалось, что с помощью такого решения можно практически предотвратить и/или удалить накипь и предотвратить коррозию. Когда на электроды подают переменный ток, на электродах попеременно будут образовываться кислота и основание. И хотя накипь образуется в процессе кипения, она практически не будет сцепляться со стенками электрода, поскольку она постоянно растворяется и переосаждается на поверхности электрода. Этот способ можно использовать также для декальцинирования уже покрытых накипью поверхностей.

Отметим, что, поскольку разность потенциалов следует схеме переменного тока, каждый цикл имеет положительную и отрицательную часть. Во время первой части длительности цикла разность потенциалов противоположна по знаку относительно второй части. В общем, цикл состоит из первой части с положительным или отрицательным знаком и второй части с отрицательным или положительным знаком соответственно. Например, во время первой части длительности цикла нагревательный элемент является анодом, а во время второй части длительности цикла нагревательный элемент является катодом. По изобретению во время первого или второго цикла, временно, разность потенциалов меняет знак. Например, во время первой части длительности цикла нагревательный элемент является анодом, но на (короткий) период времени в течение первой части длительности цикла нагревательный элемент меняется, становясь катодом, и снова меняется обратно, становясь анодом. После первой части нагревательный элемент становится затем катодом, хотя снова временно он может превращаться (далее) в анод. А значит, в пределах такой первой части и/или в пределах такой второй части знак разности потенциалов временно изменяется («инвертирование») (т.е. временно имеет в пределах одной из этих частей такой же знак, как и знак в другой части). Необязательно, может также изменяться ее абсолютная величина. После такого временного изменения разности потенциалов разность потенциалов следует общей схеме переменного тока. Следовательно, предполагая, что переменнотоковая составляющая следует периодической функции f(t), такое временное изменение приводит к значению mf⋅f(t), где mf является коэффициентом модуляции, который, в общем, меньше нуля (также смотри ниже). Термин «цикл» может относиться, в частности, ко времени 1/f, т.е. обратной частоте.

Изобретение включает в себя варианты осуществления, в которых только во время первой части длительности цикла или только во время второй части длительности цикла, или во время и первой части длительности цикла и второй части длительности цикла, или случайно распределенным образом на протяжении первой части длительности цикла и второй части длительности цикла происходит такое временное изменение схемы переменного тока, такое как в виде широтно-импульсной модуляции. Изобретение включает в себя также варианты воплощения, в которых во время приложения разности потенциалов, как определено здесь, разность потенциалов временно меняет знак в 10-100% циклов. А значит, не все циклы обязательно включают в себя такую временную модификацию. Особенно при более высоких частотах это может требоваться не для всех циклов. В общем, однако, во время одной или более из первой части длительности цикла и второй части длительности цикла из длительности каждого цикла разность потенциалов временно меняет знак. Временное изменение может иметь частоту, также указанную здесь как частота следования импульсов (fp), которая, в частности, может быть в диапазоне 50-2500 Гц. Конкретнее, частота следования импульсов и частота (f) (составляющей) напряжения переменного тока имеют отношение fp/f>2.

Временное изменение знака, или инвертирование, могут сопровождаться изменением по абсолютной величине. Таким образом, в одном варианте осуществления во время одной или более из первой части длительности цикла и второй части длительности цикла разность потенциалов временно меняет знак и абсолютную величину. Инвертирование может быть 100%, но также может быть меньше или необязательно также быть больше. При 100%-ом инвертировании коэффициент модуляции (mf) разности потенциалов переменного тока (в течение временного изменения) составляет -1. Однако этот коэффициент модуляции может быть меньшим (или, необязательно, большим). В одном варианте осуществления -2,5≤mf<0, таким как, в частности, -1,1≤mf<0, а еще более конкретно -1,0≤mf<0.

Необязательно, часть сигнала может быть также модулирована с коэффициентом модуляции 0≥mf≥2,5, таким как 0≥mf≥1,1, в частности 0≥mf≥1,0. Это может быть дополнительной предпочтительной модуляцией, но не вносит вклад в изменение по знаку.

Из-за временного изменения знака разности потенциалов коэффициент заполнения того цикла, в котором происходит такое временное изменение, является более низким, чем 100%. Конкретнее, коэффициент заполнения составляет в диапазоне 5-95%, а еще более конкретно, таком как 35-65%. Опять же, значение коэффициента заполнения может в принципе различаться между первой частью цикла и второй частью цикла. Термин «коэффициент заполнения» известен в данной области техники и, в частности, относится к тому проценту времени, которое объект проводит в активном состоянии, как доли общего рассматриваемого времени. Например, если напряжение переменного тока имеет синусоидальную форму и сигнал следует этой синусоиде, то коэффициент заполнения составляет 100%. Однако, если бы в течение 25% времени сигнал был нулевым или, например, имелся бы противоположный сигнал (в ситуации, где сигнал следовал бы по синусоиде), коэффициент заполнения составлял бы 75%.

В конкретном варианте воплощения используют модулированную по ширине импульса разность потенциалов переменного тока. Следовательно, изобретение предлагает также способ нагревания жидкости в нагревателе, при этом нагреватель содержит нагревательный элемент, а способ содержит (i) нагревание жидкости в нагревателе, причем нагревательный элемент находится в контакте с жидкостью, и (iia) приложение разности потенциалов переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, причем эта разность потенциалов переменного тока имеет частоту переменного тока (f) в диапазоне 0,01-100 Гц, в частности 0,1-50 Гц, длительность цикла и коэффициент заполнения, и (iib) приложение импульсной модуляции к разности потенциалов переменного тока с частотой следования импульсов (fp) в диапазоне 50-2500 Гц, причем fp/f>2, при этом импульсную модуляцию выбирают для модулирования амплитуды сигнала переменного тока с (i) коэффициентом модуляции (mf) в диапазоне -2,5≤mf<0, в частности -1,1≤mf<0, и c (ii) коэффициентом заполнения (D) в диапазоне 5%≤D≤95%, таком как 35-65%.

Подвижность ионов (в жидкости, подлежащей нагреву или нагреваемой) зависит от температуры. В системах нагрева воды, работающих при относительно низкой мощности, подвижность относительно низкая. Если нагреватель работает под давлением и при высокой мощности, как, например, в (проточном) нагревателе, к примеру, кофеварки эспрессо, подвижность относительно высокая. Представляется, что чем выше рабочая температура, тем более симметричным может быть электрический сигнал для предотвращения коррозии. Дополнительный сигнал постоянного тока может быть низким или даже нулевым, когда нагреватель работает при высокой температуре. При высокой температуре, такой как равная или превышающая 120°C, (т.е. нагревательного элемента, который находится в контакте с жидкостью), сигнал может быть, в частности, относительно симметричным с коэффициентом заполнения импульса, составляющим, например, 35-65%, таким как, в частности, примерно 50%, тогда как частота следования импульсов также может быть достаточно высокой для предотвращения коррозии при этой повышенной температуре, такой как, например, в диапазоне 0,5-2000 Гц.

Как указано выше, из-за временного изменения разности потенциалов коэффициент заполнения ниже 100%. Протяженность инвертирования может отличаться для первой части (длительности) цикла и второй части (длительности) цикла и даже между циклами. В частности, в течение одной или более из первой части длительности цикла и второй части длительности цикла коэффициент заполнения находится в диапазоне 35-65%.

Как указано выше, частота разности потенциалов переменного тока находится, в частности, в диапазоне 0,1-50 Гц. Дополнительно, разность потенциалов (напряжение (переменного тока)) может быть, в частности, в диапазоне 1-5 В, таким как по меньшей мере 1,2 В, подобно 1,5-5 В, таким как, конкретнее, 1,5-4 В. Нагревательный элемент может, в частности, быть использован для нагрева жидкости до температуры, близкой к температуре кипения (жидкости). В варианте осуществления способ может включать в себя нагревание нагревательного элемента до температуры в диапазоне 120-250°C. Кроме того, fp/f>5, еще более конкретно fp/f>10. В дополнительном варианте осуществления fp/f<2500.

В еще дополнительных вариантах осуществления способ может содержать нагревание нагревательного элемента до температуры в диапазоне 120-250°C, а также в диапазоне 140-200°C. В условиях, описанных здесь, это может предполагать, что вода может быть нагрета до температуры в диапазоне примерно 80-110°C, в частности, примерно 85-100°C. Нагревательный элемент можно, в частности, использовать для нагрева жидкости до температуры, близкой к температуре кипения (жидкости). Дополнительно, можно нагревать жидкость при повышенном давлении, т.е. давлении выше 1 бар. Таким образом, в варианте осуществления жидкость в контакте с нагревательным элементом находится при (доведена до) давлении(я) в диапазоне 1-12 бар, в частности 1-10 бар. В некоторых случаях давление может быть в диапазоне 7-12 бар, таком как 7-10 бар. Для этого нагревательное устройство может дополнительно содержать устройство, предназначенное для придания жидкости давления, в частности, давления, большего чем 1 и равного или меньшего чем 12 бар, такого как давление в диапазоне >1 бар и ≤10 бар, такое как, например, 7-10 бар. Например, таким устройством может быть насос, например, известный специалисту в данной области техники. В определенных вариантах воплощения (горячая) жидкость имеет температуру в диапазоне на 0,25-20°C меньше, чем температура кипения, таком как на 1-15°C меньше, чем температура кипения. Таким образом, по меньшей мере часть нагревательного элемента может тем самым быть в контакте с жидкостью с этой температурой, в течение по меньшей мере части рабочего времени. Следовательно, в варианте осуществления изобретение включает также способ, в котором жидкость нагревают нагревательным элементом до температуры в диапазоне на 0,25-20°C меньше, чем температура кипения, таком как на 1-15°C меньше, чем температура кипения.

Жидкость можно нагревать в сосуде в стационарном режиме. Альтернативно, жидкость может протекать вдоль по нагревательному элементу. Таким образом, в варианте осуществления способ может дополнительно содержать протекание жидкости вдоль нагревательного элемента, в частности, со скоростью потока в диапазоне 1,5-10 мл/с, такой как в диапазоне 2-3,5 мл/с или 4,5-7 мл/с. Таким образом, в конкретном варианте осуществления способ может содержать протекание жидкости между нагревательным элементом и противоэлектродом со скоростью потока в диапазоне 1,5-10 мл/с, такой как в диапазоне 3-6 мл/с, скажем, 4-6 мл/с. Следовательно, в варианте осуществления нагреватель выполнен с возможностью протекания жидкости между нагревательным элементом и противоэлектродом. В дополнительном варианте осуществления нагреватель содержит проточный нагреватель, в котором нагревательный элемент окружает противоэлектрод. В еще одном конкретном варианте осуществления нагревательный элемент и противоэлектрод имеют взаимное (кратчайшее) расстояние (d2) в диапазоне 0,5-5 мм.

В альтернативных вариантах осуществления нагреватель содержит проточный нагреватель, в котором противоэлектрод окружает нагревательный элемент. Еще в других вариантах осуществления и нагревательный элемент, и противоэлектрод предназначены для нагрева жидкости (а значит с противоэлектродом, содержащим второй нагревательный элемент).

Особенно выгодным является использование сигналов переменного тока, которые имеют синусоидальную, треугольную или блочную форму. В этом случае время нахождения тока на своем пике короче по сравнению, например, с волнами синусоидальной или блочной формы, снижая риск коррозии. Сигнал можно генерировать несколькими путями, что известно специалисту в данной области техники. Среди прочих можно использовать мостовую схему или принцип мостовой схемы. Сигнал также можно генерировать на основе программного обеспечения, с помощью которого можно задавать сигнал. Например, для генерации сигнала можно использовать микроконтроллер.

Приложение напряжения переменного тока может происходить до, во время или после нагревания (водной) жидкости. Предпочтительно, напряжение переменного тока прикладывают во время нагревания (водной) жидкости. Фраза «приложение напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом» и аналогичные фразы относятся к варианту(ам) осуществления, в которых нагревательный элемент и противоэлектрод оба находятся в контакте с (водной) жидкостью. Следовательно, фраза «приложение напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом» относится к «приложению напряжения переменного тока между нагревательным элементом и противоэлектродом, пока нагревательный элемент и противоэлектрод находятся в контакте с (водной) жидкостью». Фраза «в контакте» охватывает те варианты осуществления, в которых контактирует по меньшей мере часть предмета. Например, в контакте с (водной) жидкостью может находиться по меньшей мере часть нагревательного элемента или по меньшей мере часть противоэлектрода соответственно. В частности, нагревательный элемент можно заземлять (заземлить).

При этом жидкостью является, в частности, вода (хотя и другие водные жидкости также можно нагревать с помощью описанных здесь способа и нагревательного устройства). Способ можно использовать для жесткой и мягкой воды, особенно для воды, имеющей проводимость, предпочтительно составляющую по меньшей мере 100 мкСм/см.

Нагревательный элемент может быть погруженным непосредственно в воду или расположенным в качестве (части) 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 в нагревателе. Это здесь также указано фразой «при этом нагревательный элемент находится в контакте с (водной) жидкостью». Отметим, что термин «нагревательный элемент» тем самым относится к той детали (элементу), которая(ый) находится в контакте с (водной) жидкостью и подводит (при использовании нагревателя для нагрева (водной) жидкости) тепло от нагревателя к (водной) жидкости. Именно на поверхности нагревательного элемента (или, более конкретно, той его (части) поверхности, которая находится в контакте с (водной) жидкостью), может осаждаться накипь. Таким образом, термин «нагревательный элемент» не обязательно должен относиться к действительному устройству тепловыделения, которое генерирует тепло, но может относиться к той детали/элементу, которая/который переносит тепло к (водной) жидкости. В варианте осуществления термин «нагревательный элемент» может относиться также к множеству нагревательных элементов.

Нагревательный элемент для нагревания (водной) жидкости здесь предпочтительно содержит одну или более металлических деталей для нагрева жидкости или состоит по существу из металла, такие как стальная стенка или стальной погружной нагреватель. Следовательно, нагревательный элемент также называется здесь металлическим нагревательным элементом. На этом металле нагревательного элемента, который находится в контакте с (водной) жидкостью, может осаждаться накипь. Предпочтительно, нагревательный элемент для нагревания (водной) жидкости здесь содержит одну или более стальных деталей для нагрева жидкости или состоит по существу из стали. Следовательно, нагревательный элемент или деталь нагревательного элемента в контакте с водой предпочтительно выполнен(а) из стали (хотя другие материалы также могут быть возможны). В конкретном варианте осуществления нагревательным элементом является стальной нагревательный элемент.

Термин «противоэлектрод» может в одном варианте осуществления также относиться к множеству противоэлектродов. Например, если подают более чем один сигнал, то можно в принципе использовать различные противоэлектроды. В варианте осуществления используемые сигналы подают на отдельные противоэлектроды, причем, таким образом, противоэлектрод содержит множество противоэлектродов, и при этом упомянутое напряжение переменного тока прикладывают между нагревательным элементом и первым противоэлектродом, и при этом второе напряжение переменного тока прикладывают между нагревательным элементм и дополнительным противоэлектродом. В частности, если подают два или более сигнала переменного тока, то возможный вариант может состоять в том, чтобы использовать для каждого сигнала переменного тока разный противоэлектрод.

Противоэлектродом может быть, например, нержавеющая сталь или смешанный оксид металлов (MMO), электрод на углеродной основе или платиновый электрод. Когда стенку нагревателя используют в качестве противоэлектрода, предпочтительно противоэлектрод выполнен из металла, более предпочтительно из стали.

Термин «сталь» здесь, в частности, относится к нержавеющей стали. Можно использовать любую марку нержавеющей стали. Предпочтительно, в состав стали входит Cr и Ni (например, марка 304), вместе с тем особенно выгодным является дополнительное наличие небольших количеств Mo (например, марка 316 или выше).

Термин «нагреватель» используют для указания прибора, который предназначен для нагрева жидкости, такой как вода. Нагреватель относится в частности, к водонагревателю. Термин «водонагреватель» используют для обозначения прибора, который предназначен для нагрева (водной) жидкости, такой как вода. Термин «водонагреватель» (здесь кратко называемый «нагревателем») может относиться, например, к камере генерации пара (на основе нагрева (водной) жидкости). Нагреватель может быть нагревателем проточного типа. В варианте осуществления нагреватель может, например, нагревать (водную) жидкость посредством устройства тепловыделения, соединенного со стенкой нагревателя, при этом стенка (которая находится в контакте с (водной) жидкостью) является нагревающим элементом (для нагрева (водной) жидкости), или может в варианте осуществления, например, нагревать посредством элемента в водной жидкости, такой как вода, например, как в случае нагревателя погружного типа (в котором нагревательный элемент находится в контакте с (водной) жидкостью), и т.д. Можно использовать различные типы нагревательных элементов (одновременно). Термин «(водо)нагреватель» может также относится к (закрытому) бойлеру (котлу), предназначенному для получения водяного пара, к (закрытому) бойлеру (котлу), предназначенному для получения нагретой воды, к проточному нагревателю или к аппарату для обработки паром (пароварке, отпаривателю, выпарному аппарату и т.п.). В конкретном варианте осуществления нагреватель, предназначенный для нагревания (водной) жидкости, выбирают из группы, состоящей из проточного нагревателя (смотри также ниже), проточного аппарата для обработки паром, нагревателя для нагрева воды и нагревателя для производства водяного пара. Кроме того, нагреватель может быть также выполнен с возможностью обеспечения нагретой воды и водяного пара. Входящими в состав являются также блоки нагревателя, где нагревательный элемент и, например, трубка, которая несет в себе воду, заключены в блок из алюминия.

Нагреванием может быть любой нагрев при температурах выше комнатной температуры, но особенно относится к нагреву ((водной) жидкости) выше 50°C, такому как, в частности, нагрев (водной) жидкости в нагревателе до температуры по меньшей мере 85°C. Термин «нагревание» может, таким образом, включать в себя доведение до повышенных температур, кипячение и/или получение водяного пара.

Нагревателем может быть любой нагреватель, такой как нагреватель парогенерирующего устройства (например, используемый для работающего под давлением парогенератора (иногда также обозначаемого как утюг системы)) для обеспечения водяного пара, водонагреватель для обеспечения горячей питьевой воды, такой как в автоматах для продажи горячих напитков (например, для приготовления кофе, чая, капуччино или горячего шоколада, и т.д.), электрическом чайнике, кофемашине (с капельным фильтром), машине для кофе эспрессо, кофемашине с кофейными подушечками, бойлере (для обогрева внутреннего пространства дома (домашний котел) или квартиры, офисного здания), промышленный бойлер и т.д.), водонагреватель, расположенный в стиральной машине или в посудомо