軟化裝置和包括其的洗滌的製造方法

2023-04-24 18:51:21 1

軟化裝置和包括其的洗滌的製造方法
【專利摘要】本文中公開的是相對便利且便宜的軟化裝置和包括其的洗滌機。所述軟化裝置使用利用電化學方法產生的氫離子(H+)使已用於進行離子交換的沸石化合物再生，使得所述沸石化合物被重複使用。使用在再軟化過程期間產生的氫離子(H+)除去由於微生物和結垢組分所致的汙染物。所述軟化裝置包括：用於產生包含氫離子(H+)的再生水的再生單元，和用於將包含硬度成分的原水轉化成包含氫離子(H+)的軟水的軟化單元，所述軟化單元包括通過所述再生水再生的離子交換體。
【專利說明】軟化裝置和包括其的洗讓機

【技術領域】
[0001] 本公開內容的實施方式涉及同時進行軟化和洗塗（滅菌、除垢等）的軟化裝置和 包括其的洗塗機。

【背景技術】
[0002] 當使用清潔劑W利用水從家用電器（洗衣機、洗碗機等）除去非極性汙染物時， 由於水的硬度，清潔性能可惡化，且由於在水中繁殖的微生物和結垢成分，家用電器可被汙 染。
[0003] 為了防止清潔性能由於水的硬度而惡化，可使用加熱器W提高清潔劑的溶解度， 可使用離子交換方法除去硬度成分，或者可應用使用離子成分的靜電吸引力的電化學電容 去離子化仰I)。然而，該些方法未從根本上除去硬度成分（Ca"或Mg")，結果是硬度成分可 沉積在待洗塗的物體上或者可使用複雜的系統W除去硬度成分。然而，在該種情況下，材料 成本可增加且可需要高的能量。使用離子交換方法的離子交換樹脂是相對便宜和便利的。 然而，當使離子交換樹脂再生用於重複使用時，使用高濃度的氯化軸溶液（化C1)。結果，由 於使用者的不方便和由於再生廢水的環境規章，對該系統的實際應用是受限的。
[0004] 為了防止清潔系統由於微生物而被汙染，可使用多種方法例如高溫滅菌、脫色劑 離子滅菌和負離子滅菌。然而，該些方法可要求高的能量和由於額外的消耗性化學品的使 用而導致使用者的不方便。另外，由於環境規章，對該系統的實際應用是受限的。
[0005] 對於由於結垢組分所致的汙染，存在不足的解決方案。


【發明內容】

[0006] 一個方面是提供電化學軟化裝置和包括其的洗塗機，所述電化學軟化裝置是相對 便利和便宜的。
[0007] -個方面是提供軟化裝置和包括其的洗塗機，所述軟化裝置使用利用電化學方法 產生的氨離子or)使已被用於進行離子交換的沸石再生，使得所述沸石被重複使用。
[0008] -個方面是提供軟化裝置和包括其的洗塗機，所述軟化裝置被設計使得在再軟化 過程期間與硬度成分進行離子交換的氨離子用於除去由於微生物和結垢組分所致的汙染 物。
[0009] 另外的方面將部分地在隨後的描述中闡明，且部分地將從所述描述明晰，或者可 通過本公開內容的實踐獲悉。
[0010] 根據一個方面，軟化裝置包括；用於產生包含氨離子（H+)的再生水的再生單元，和 用於將包含硬度成分的原水（未淨化水，raw water)轉化成包含氨離子or)的軟水的軟化 單元，所述軟化單元包括通過所述再生水再生的離子交換體。
[0011] 所述再生單元可使水電解W產生氨離子（H+)。
[0012] 所述水可包括軟水。
[0013] 所述再生單元可包括形成外觀的殼和提供在所述殼中的電極。
[0014] 所述離子交換體可經由粘合劑結合到所述電極的一側，使得所述再生單元和所述 軟化單元整體地形成。
[0015] 所述粘合劑可包括選自如下的至少一種；無機粘合劑和多孔粘合劑。
[0016] 所述再生單元可包括旋流型殼、提供在所述殼中的圓柱形陽極、和設置在所述陽 極的中也軸上的陰極，且所述離子交換體可設置在所述陽極和所述陰極之間。
[0017] 所述原水的硬度成分可被所述軟化單元的離子交換體吸附，且同時，氨離子or) 可從所述離子交換體分離W使所述原水軟化。
[0018] 從所述再生單元供應的所述再生水中包含的氨離子or)可被所述軟化單元的離 子交換體吸附，且同時，硬度成分可從所述離子交換體分離W使所述離子交換體再生。
[0019] 所述離子交換體可包括選自如下的至少一種；沸石、活性炭、笛（Pt)、鐵（Ti)、氧 化鐵燈i〇2)、炭黑和猛（Mn)。
[0020] 所述離子交換體可為珠型或粉末型的。
[0021] 所述軟化裝置可進一步包括用於將供應到在所述軟化單元和所述再生單元之間 選擇的至少一種的水進行加熱的加熱器。
[0022] 根據一個方面，洗塗機包括洗塗設備、軟化裝置、W及用於控制所述洗塗設備和所 述軟化裝置的操作的控制器，其中所述軟化裝置包括：用於產生包含氨離子or)的再生水 的再生單元、和用於將包含硬度成分的原水轉化成包含氨離子or)的軟水的軟化單元，所 述軟化單元包括通過所述再生水再生的離子交換體。
[0023] 當所述洗塗設備W滅菌模式操作時，所述控制器可控制所述軟化單元產生包含氨 離子or)的軟水，使得所述軟水用於使所述洗塗設備進行滅菌或除垢。
[0024] 所述洗塗機可進一步包括用於向從所述軟化單元排放的軟水供應清潔劑的清潔 劑供應設備。
[0025] 當所述洗塗設備W洗塗模式操作時，所述控制器可控制從所述軟化單元排放的軟 水與從所述清潔劑供應設備供應的清潔劑混合，使得所述混合物被提供到所述洗塗設備。
[0026] 當所述洗塗設備W再生模式操作時，所述控制器可控制所述再生單元產生包含氨 離子（H+)的再生水和將所述再生水供應到所述軟化單元，使得所述離子交換體再生。
[0027] 所述洗塗機可進一步包括用於引導由所述軟化單元產生的軟水或包含硬度成分 的濃縮水（condensed water)的通道單元。
[0028] 所述洗塗機可進一步包括用於檢測從所述軟化單元排放的軟水的硬度的硬度傳 感器。當所述硬度傳感器的輸出值達到預定的第一參比硬度時，所述控制器可控制執行所 述再生模式。
[0029] 所述洗塗機可進一步包括用於檢測從所述軟化單元排放的軟水的電導率的電導 率傳感器。當所述電導率傳感器的輸出值達到預定的第二參比電導率時，所述控制器可控 制執行所述再生模式。
[0030] 所述洗塗機可進一步包括用於檢測從所述軟化單元排放的軟水的流速的流速傳 感器。當所述流速傳感器的輸出值達到預定的第H參比流速時，所述控制器可控制執行所 述再生模式。
[0031] 所述控制器可在所述洗塗設備的洗塗模式或滅菌模式期間控制執行所述再生模 式。
[0032] 所述再生單元可包括形成外觀的殼和提供在所述殼中的電極，且所述離子交換體 可經由粘合劑結合到所述電極的一側，使得所述再生單元和所述軟化單元整體地形成。
[0033] 所述粘合劑可包括選自如下的至少一種；無機粘合劑和多孔粘合劑。
[0034] 所述洗塗機可進一步包括用於將供應到在所述軟化單元和所述再生單元之間選 擇的至少一種的水進行加熱的加熱器。
[0035] 根據一個方面，包括洗塗設備和包含具有由其吸附的氨離子or)的離子交換體的 軟化裝置的洗塗機的操作方法包括；向所述軟化裝置供應包含硬度成分的原水W產生包含 氨離子的軟水，和向所述洗塗設備提供所產生的軟水W使所述洗塗設備進行洗塗或滅菌。
[0036] 所述操作方法可進一步包括向所產生的軟水供應清潔劑和將包含清潔劑的軟水 提供到所述洗塗機W使所述洗塗設備進行洗塗。
[0037] 所述操作方法可進一步包括使用加熱器加熱所述包含硬度成分的原水。
[0038] 所述操作方法可進一步包括確定是否將使所述軟化裝置再生，和確定將使所述軟 化裝置再生，則使所述軟化裝置再生。
[0039] 確定是否將使所述軟化裝置再生可包括從如下中選擇的至少一種；檢測產生的軟 水的硬度值、檢測產生的軟水的電導率、和檢測由所述軟化裝置產生的軟水的總流速。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 由結合附圖考慮的實施方式的W下描述，該些和/或其它方面將變得明晰和更容 易理解，其中：
[0041] 圖1為顯示根據實施方式的軟化裝置的構造的圖；
[0042] 圖2為顯示根據實施方式的軟化裝置的軟化過程的圖；
[0043] 圖3為顯示根據實施方式的軟化裝置的再生過程的圖；
[0044] 圖4為W化學反應式顯示在圖2和3中進行的軟化和再生過程的圖；
[0045] 圖5為顯示根據實施方式的包括加熱器的軟化裝置的構造的圖；
[0046] 圖6A-6C為顯示在圖5中所示的軟化裝置中可安裝加熱器的位置的圖；
[0047] 圖7為顯示根據溫度的基於氯化軸濃度的軸離子的平均吸附量的圖；
[0048] 圖8為顯示基於溫度的水的解離常數的圖；
[0049] 圖9為顯示根據實施方式的包括存儲罐的軟化裝置的構造的圖；
[0050] 圖10為顯示根據實施方式的包括彼此分離的軟化單元和再生單元的軟化裝置的 圖；
[0051] 圖11為顯示根據實施方式的旋流型軟化裝置的圖；
[0052] 圖12為顯示包括圖1的軟化裝置的洗塗機的圖；
[0053] 圖13為圖12中所示的洗塗機的控制框圖；和
[0054] 圖14為顯示根據實施方式的洗塗機的控制過程的流程圖。

【具體實施方式】
[00巧]現在將對實施方式進行詳細介紹，其實例說明於附圖中，其中相同的附圖標記始 終是指相同的元件。
[0056] 實施方式涉及使包含硬度成分的原水軟化的軟化裝置和包括其的洗塗機。在本說 明書中，為了便於描述，引入所述軟化裝置中的包含硬度成分的供應水稱作原水，從軟化單 元排放的已從其除去硬度成分的原水稱作軟水，被電解和供應到離子交換體的具有高濃度 的氨離子or)的供應水稱作再生水，且通過再生過程的具有高濃度的硬度成分的再生水稱 作濃縮水。所述硬度成分可包括具有正電荷的正離子，例如巧離子（Ca")和鎮離子（Mg")。 在下文中，為了便於描述，將在假定所述硬度成分包括巧離子和鎮離子的情況下給出描述。 [0057] 在下文中，將參照附圖詳細描述實施方式。圖1為顯示根據實施方式的軟化裝置 100的構造的圖。
[005引參照圖1，軟化裝置100包括；具有進入口 101和排出口 102的殼110,用於將原水 轉化成軟水的具有離子交換體121的軟化單元120,用於使用在水的電解期間產生的氨離 子or)使離子交換體121再生的再生單元130, W及用於引導從軟化單元120排放的軟水 或從再生單元130排放的濃縮水的通道單元141、142和143。另外，軟化裝置100可進一步 包括用於向從軟化單元120排放的軟水供應清潔劑的清潔劑供應設備150。軟化單元120 和再生單元130分別被提供用於軟化和再生。軟化單元120和再生單元130可彼此分離。 然而，在該實施方式中，軟化和再生單元在殼110中整體地形成。因此，軟化和再生單元在 通過軟化過程產生軟水時稱作軟化單元120,且在進行再生過程時稱作再生單元130。
[0059] 在下文中，將更詳細地描述軟化裝置100的各元件。
[0060] 殼110包括連接到原水管W容許通過其引入原水的進入口 101和連接到水排放管 W容許通過其排放軟水的排出口 102。進入口 101可在殼110的頂部的中也軸處形成且排 出口 102可在殼110的底部的中也軸處形成。進入口 101和排出口 102配備有閥140 W容 許或阻止原水流引入到進入口 101 W及容許或阻止軟水排放到排出口 102。在軟化裝置100 的操作期間，可控制閥140 W適當地調節原水的引入和軟水的排放。
[0061] 軟化單元120提供在殼110中。軟化單元120是用於從通過軟化裝置100的進入 口 101引入的原水除去硬度成分W使原水軟化的元件。軟化單元120基於離子交換體121 的離子交換能力使水軟化。軟化單元120可與再生單元130整體地形成或分離。在圖1中， 軟化單元120與再生單元130整體地形成。
[0062] 離子交換體121可為例如珠型或粉末型的，但不限於那些類型。離子交換體121 可填充軟化單元120。離子交換體121可經由粘合劑結合到電極131的一側，特別地陽極的 表面。可使用選自無機粘合劑和多孔粘合劑的至少一種作為所述粘合劑W增加離子交換體 121的離子交換量。
[0063] 珠型沸石化合物通過如下獲得；將粘合劑添加到粉末型沸石顆粒狂）並將所述粉 末型沸石顆粒W球形形狀成型。水容易地通過所述珠型沸石化合物，因為顆粒之間的間隙 大。然而，所述珠型沸石化合物具有比粉末型沸石化合物小的比表面積，結果是每單位重量 的軟化性能可惡化。所述粉末型沸石化合物具有大的比表面積，結果是每單位重量的軟化 性能是優異的。然而，顆粒之間的間隙小。因此，當水通過所述粉末型沸石化合物時，壓差 可大大增加。
[0064] 因此，出於W上原因，可使用合適尺寸的沸石化合物。而且，活性炭（C)可結合到 所述沸石化合物或者殼110可設計成具有旋流結構。在圖1和2中，離子交換體121通過 將所述活性炭（C)結合到所述沸石化合物而形成。
[0065] 另外，離子交換體121可包括選自如下的至少一種：具有沸石的離子交換材料，離 子交換樹脂，離子交換薄膜，離子交換纖維，W及具有選自鉛（Al)、鉛狂r)和娃（Si)的至少 一種元素作為中也原子和在其表面上的可離子交換位點的離子交換材料，通過向沸石或離 子交換樹脂的表面引入官能團或聚合物化合物形成的材料，通過向選自笛（Pt)、鐵（Ti)、 氧化鐵（Ti〇2)、猛（Mn)、炭黑和zeocarbon(活性炭和稱作沸石的火山巖的專利（專有）混 合物，其具有比單獨的活性炭優越的氣味吸收特性）的至少一種引入包括離子交換基團的 沸石形成的化合物。
[0066] 再生單元130為用於使原水電解W從離子交換體121除去硬雜質的元件。更具體 地，再生單元130將在水的電解期間產生的氨離子or)供應到離子交換體121 W使離子交 換體121再生。
[0067] 再生單元130包括用於使原水電解的電極131。電極131包括陽極131a和與陽極 131a間隔開的陰極13化。可提供至少一個陽極131a和至少一個陰極13化。更具體地，陽 極131a和陰極13化各自可W例如圓形電極、棒電極或板電極的形狀形成。
[006引在圖1中，為了便於描繪，陽極131a和陰極13化各自W板電極的形狀形成。替代 地，陽極131a可W圓形電極的形狀形成，使得陽極131a在縱向方向上延伸，且陰極13化可 W棒電極的形狀形成，使得陰極13化設置在陽極131a內部。另外，可提供多個陽極131a 和陰極13化，使得陽極131a和陰極13化交替地布置。
[0069] 另外，再生單元130可包括設置在陽極131a和陰極13化之間W選擇性地傳輸離 子的隔膜160。隔膜160可包括選自如下的至少一種；無紡布、膜（membrane)、和離子交換 膜。
[0070] 在需要時，可提供多個再生單元130 W組成再生模塊。在該種情況下，再生可更快 速地和有效地進行。
[0071] 通道單元141、142和143引導從軟化單元120或再生單元130排放的軟水或濃縮 水。參照圖1，通過從由離子交換體121分離的包含硬度成分的濃縮水除去硬度成分獲得的 酸性軟水可基於隔膜160從陽極131a側排放，且鹼性水可從陰極13化側排放。通道單元 141、142和143引導從軟化裝置100排放的軟水，使得適當地供應所述軟水，如上所述。當 在下面描述軟化裝置100的操作時將詳細地解釋軟水和濃縮水的成分。
[0072] 通道單元141、142和143可包括第一通道單元141、第二通道單元142和第H通道 單元143。第一通道單元141引導酸性軟水供應到清潔劑供應設備150的供應單元。第二 通道單元142引導酸性軟水移動到其中進行滅菌和除垢的位置。第H通道單元143引導濃 縮水和鹼性水排放到外部。
[0073] 清潔劑供應設備150提供在第一通道單元141附近。軟化裝置100將軟化的洗塗 水供應到連接到軟化裝置100或包括軟化裝置100的裝置。軟化裝置100可通過清潔劑供 應設備150向軟水供應清潔劑。
[0074] 在下文中，將詳細描述根據實施方式的具有上述構造的軟化裝置100的軟化和再 生過程和原理。
[0075] 圖2為顯示根據實施方式的軟化裝置100的軟化過程的圖，圖3為顯示根據實施 方式的軟化裝置100的再生過程的圖，且圖4為W化學反應式顯示在圖2和3中進行的軟 化和再生過程的圖。
[0076] 參照圖2,當將原水通過進入口 101引入軟化單元120中時，原水到達填充軟化單 元120的離子交換體121。當原水到達離子交換體121時，原水中包含的硬度成分（巧離 子（Ca")或鎮離子（Mg"))被離子交換體121除去，且軟水通過殼110的排出口 102a排放。 目P，進行原水軟化過程，使得原水的硬度成分被離子交換體121吸附，且同時正離子成分從 離子交換體121分離。
[0077] 離子交換體121中的離子交換原理與離子交換體121的結構有關。在一種實施方 式中，離子交換體121包括由結構式1表示的沸石顆粒狂）。
[0078]

【權利要求】
1. 軟化裝置，包括： 用於產生包含氫離子（H+)的再生水的再生單元，和 用於將包含硬度成分的原水轉化成包含氫離子（H+)的軟水的軟化單元，所述軟化單元 包括通過所述再生水再生的離子交換體。
2. 根據權利要求1的軟化裝置，其中所述再生單元使水電解以產生氫離子（H+)。
3. 根據權利要求1的軟化裝置，其中 所述再生單元包括形成外觀的殼和提供在所述殼中的電極，和 所述離子交換體經由粘合劑結合到所述電極的一側，使得所述再生單元和所述軟化單 元整體地形成。
4. 根據權利要求1的軟化裝置，其中 所述再生單元包括旋流型殼、提供在所述殼中的圓柱形陽極、和設置在所述陽極的中 心軸上的陰極，和 所述離子交換體設置在所述陽極和所述陰極之間。
5. 根據權利要求1的軟化裝置，其中所述原水的硬度成分被所述軟化單元的離子交換 體吸附，且同時氫離子or)從所述離子交換體分離以使所述原水軟化。
6. 根據權利要求1的軟化裝置，其中從所述再生單元供應的所述再生水中包含的氫離 子（H+)被所述軟化單元的離子交換體吸附，且同時硬度成分從所述離子交換體分離以使所 述離子交換體再生。
7. 根據權利要求1的軟化裝置，其中所述離子交換體包括選自如下的至少一種：沸石、 活性炭、鉬（Pt)、鈦（Ti)、氧化鈦（Ti0 2)、炭黑和錳（Mn)。
8. 根據權利要求1的軟化裝置，進一步包括用於加熱供應到在所述軟化單元和所述再 生單元之間選擇的至少一種的水的加熱器。
9. 洗漆機，包括： 洗滌設備； 權利要求1-8任一項的軟化裝置；和 用於控制所述洗滌設備和所述軟化裝置的操作的控制器。
10. 根據權利要求9的洗滌機，其中，當所述洗滌設備以滅菌模式操作時，所述控制器 控制所述軟化單元產生包含氫離子0T)的軟水，使得所述軟水被用於使所述洗滌設備進行 滅菌或除垢。
11. 根據權利要求9的洗滌機，進一步包括： 用於向從所述軟化單元排放的軟水供應清潔劑的清潔劑供應設備， 其中，當所述洗滌設備以洗滌模式操作時，所述控制器控制從所述軟化單元排放的軟 水與從所述清潔劑供應設備供應的清潔劑混合，使得混合物被提供到所述洗滌設備。
12. 根據權利要求9的洗滌機，其中，當所述洗滌設備以再生模式操作時，所述控制器 控制所述再生單元產生包含氫離子or)的再生水和將所述再生水供應到所述軟化單元，使 得所述離子交換體再生。
13. 洗滌機的操作方法，所述洗滌機包括洗滌設備和包含離子交換體的軟化裝置，所述 離子交換體具有由其吸附的氫離子（H+)，所述操作方法包括： 向所述軟化裝置供應包含硬度成分的原水以產生包含氫離子的軟水；和 向所述洗滌設備提供所產生的軟水以使所述洗滌設備進行洗滌或滅菌。
14. 根據權利要求13的操作方法，進一步包括向所產生的軟水供應清潔劑和將包含清 潔劑的軟水提供到所述洗滌機以使所述洗滌設備進行洗滌。
15. 根據權利要求13的操作方法，進一步包括使用加熱器加熱所述包含硬度成分的原 水。
【文檔編號】C02F1/42GK104512945SQ201410514045
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2013年10月2日
【發明者】林昌培, 樸姬珍, 鄭仁朝, 濵中克彥 申請人:三星電子株式會社