专利名称：用于去除离子的装置、双向电源转换器以及操作用于去除离子的装置的方法
技术领域：
一种用于去除离子的装置，该装置包括进水口，用于使水进入该装置；出水口，用于使水排出该装置；电容；
间隔器，用于将该电容的第一和第二电极分开，并使水流入电极之间；以及，电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为对电容进行充电的充电电压。
背景技术：
近年来，人们越来越意识到人类活动对环境的影响及其可能带来的副作用。对资源进行缩减、重用、循环的方法变得越来越重要。特别地，洁净的水成为了一种稀缺品。因此，已经公开了各种用于净化水的方法和装置。一种用于水离子去除的方法是通过电容去离子，其采用了一种具有用于去除水中的离子的流通电容(FTC)的装置。FTC起到用于电容去离子的电可再生单元的作用。通过对电极进行充电，将离子从电解液中去除，并保持在电极的双电层中。电极可以是(部分)电可再生的，以释放之前去除的这样的离子而不会增加化学物质。用于去除离子的装置包括一对或多对分开的电极(阴极和阳极)，以及用于分开所述电极并使水能够在电极之间流通的间隔器。电极可由高表面积导电材料制成，例如活性炭、炭黑、炭气凝胶、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨或其混合物。电极可放置为集电器顶部的分开的层，或者可直接涂覆到集电器上。集电器由导电材料构成，且使得电荷能够输入和输出电极。该装置包括外罩，该外罩包括用于使水进入该外罩的进水口和用于使水排出该外罩的出水口。在用于去除离子的装置的外罩中，通常利用机械紧固，集电器层、电极层和间隔器层以“三明治”形式堆叠或通过压缩力螺旋缠绕。 可在电极和间隔器之间放置电荷屏障，术语“电荷屏障”是指一种材料层，该材料层可保持住电荷，且对于离子来说是可渗透或半可渗透的。具有与电荷屏障相同的电荷符号的离子不能通过该电荷屏障。因此，在电荷屏障附近的电极隔间中出现的离子，和具有与电荷屏障中的电荷相同的电荷符号的离子，被保持或陷入电极隔间之中。电荷屏障能够提高离子去除效率，并降低用于离子去除的总的能量消耗。US 2008/0105551A1公开了一种能量回收转换器，用于从超级电容脱盐单元回收能量。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进的电源转换器的用于去除离子的装置。
因此，本发明提供了一种用于去除离子的装置，该装置包括进水口，用于使水进入该装置；出水口，用于使水排出该装置；电容；间隔器，用于将该电容的第一和第二电极分开，并使水流入电极之间；以及，电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为为电容充电的充电电压，且该电源转换器被构造并布置用于在第一电极再生模式中通过将电容上的电压转换到电源的供电电压从而从电容进行能量回收，其中该电源转换器被构造并布置用于在控制器的控制下将供电电压在第一和第二电极之间切换，从而在第二电极再生模式中，相对于离子去除模式来改变电极的极性，其中在第二电极再生模式中，通过采用与离子去除模式相比极性相反的电荷为电极充电，将保留在电极上的离子释放到电极之间的水中。 所述第二电极再生模式可直接在所述第一电极再生模式之后，或可在仅具有第一电极再生模式的多个净化周期之后。电源转换器可包括第一电感以及至少第二开关，该第一电感串联连接到所述电容，并通过至少第一开关连接到电源，该第二开关被构造并布置用于短路所述电感和所述电容，从而能够通过切换所述第一和第二开关来控制所述供电电压到所述充电电压的转换，以及将所述电容上的电压提升到供电电压。所述装置可包括控制器，所述控制器控制所述第一和第二开关，从而在离子去除模式期间为所述电容充电，在所述离子去除模式中，在所述电极之间流动的水中的离子被吸引到所述电极上。所述控制器可控制所述第一和第二开关从而在第一能量回收模式中从所述电容回收能量，其中先前在离子去除模式期间被吸引到所述电极的离子在第一电极再生模式期间被释放到所述电极之间的水中。该装置可包括阀门，该阀门连接到水输出，并由控制器控制以在离子去除模式期间将水引导到净水输出，并在电极再生和第一能量回收模式期间将水引导到废水输出。电源转换器可包括第二电感以及至少第四开关，该第二电感串联连接到电容，并通过至少第三开关连接到电源，该第四开关被构造并布置用于短路所述第二电感和所述电容，其中通过控制器切换第三和第四开关来控制在第二电极再生模式中转换供电电压从而以与离子去除模式中不同的极性对所述电容进行充电。所述电源转换器可被构造并布置从而在第二能量回收模式中从该电容回收能量，在第二能量回收模式中，释放与离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过电源转换器将电容上的电压提升为供电电压。所述电源转换器可具有第五开关，用于在所述离子去除模式以及所述第一电极再生和第一能量回收模式期间使用第一电感时，为所述第二电感设旁路。这样通过有效地将第二电感从电路的电流路径中去除，改善了电路的能量效率。所述电源转换器可具有第六开关，用于在所述第二电极再生以及所述第二能量回收模式期间使用所述第二电感时，为所述第一电感设旁路。这样通过有效地将所述第一电感从电路的电流路径中去除，改善了电路的能量效率。可通过控制器来控制连接到水输出的阀门，从而在第一能量回收、再生和第二再生模式期间将水引导到废水输出。
所述电源转换器可提供的电极之间的电压小于12伏特，优选地小于6伏特，更优选地小于2伏特，最优选地小于I. 5伏特。本发明还涉及一种电源转换器，该电源转换器用于将电源的供电电压转换为用于为去除离子的装置中的电容进行充电的充电电压，其中所述电源转换器被构造并布置为通过将电容上的电压提升到电源的供电电压从而从所述电容回收能量。本发明还涉及一种操作用于去除离子的装置的方法，所述装置包括电容和外罩，所述方法包括通过进水口使水进入所述外罩；使水在电容的第一和第二电极之间流动到所述在外罩中提供的出水口 ；以及在离 子去除模式期间经由电源转换器通过将所述电容连接到电源从而为所述电容充电，所述电源转换器用于将电源的供电电压转换为充电电压；通过将离子吸引到第一和第二电极从而从水中去除离子；以及在能量回收模式期间在第一再生或能量回收模式中，通过将电容上的电压提升到电源的供电电压从而从电容回收能量，同时在第一电极再生期间将离子从所述电极释放到水中。该方法可包括第二电极再生模式，该第二电极再生模式包括相对于离子去除模式来改变电极的极性；用改变的极性对电极进行充电从而将所述电极上的保留离子释放到所述电极之间的水中。所述方法可包括第二能量回收模式，其中释放与所述离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过所述电源转换器将所述电容上的电压提升到所述供电电压。所述方法可包括当从所述离子去除模式改变为所述第一和第二电极再生模式时，将与水输出连接的阀门从净水输出切换到废水输出，以及其中在将离子从所述电极去除且在所述电极之间的包含所释放的离子的水被冲走之后，将所述阀门切换为将水输出连接到净水输出，并通过对电极进行充电再次开始离子去除模式。在阅读了以下详细的说明书及所附权利要求书之后，这些以及其他的方面、特征和优点对于本领域技术人员来说将很明显。为了避免疑义，本发明的一方面的任何特征可用于本发明的任何其他方面。应注意的是，以下说明书中给出的示例仅仅是为了使本发明清楚，而不是为了将本发明限制到这些示例本身。同样地，除非另行指明，所有的百分比都是重量/重量的百分比。以“从X到y”形式描述的数字范围应理解为包含X和y。当针对特定的特征以“从X到y”的形式描述了多个优选的范围时，应理解也可预见到结合了不同的端点的所有的范围。
以下将以仅示例性的方式，参考附图来描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部分，以及其中图I显示了用于去除离子的装置的剖面图；图2示意性地显示了如何控制图I所示的装置；图3a_3d显示了根据本发明的第一实施例的用于控制图I的装置的电源转换器；
图4a_4c显示了用于图3的电源转换器的H桥；图5显示了根据本发明的第一实施例的具有图4的H桥的图3的电源转换器；图6a_6f显示了根据本发明的第二实施例的电源转换器；以及，图7a_7f显示了根据本发明的第三实施例的电源转换器。
具体实施例方式图I显示了根据本发明的用于去除离子的装置的示意性剖面图。该装置具有外罩，所述外罩包括第一外罩部分I和由相对较硬材料(例如硬塑料)构成的第二外罩部分
3。通过例如利用螺栓和螺母(未示出)将第一外罩部分和第二外罩部分紧压在彼此之上，使该外罩能够防水。该外罩具有进水口 7和出水口 9。在水的离子去除期间，水将从进水口 7通过间隔器11流到出水口 9，该间隔器将流通电容(FTC)的第一电极13和第二电极15彼此分开。集电器14a和14b被夹在外罩中，且被连接到电源转换器PC。通过电源转换器PC来建立第一和第二电极之间的电势差，例如通过向第一电极(阳极)13施加正电压并向第二电极(阴极)15施加负电压，从而将流过间隔器11的水中的阴离子吸引到第一电极，并将阳离子吸引到第二电极。由此，就从流过间隔器11的水中去除了离子(阴离子和阳离子)。可通过阀门12将净化过的水排放到净化水出口 10。一旦电极为离子饱和，可对电极进行再生，从而将离子释放到电极之间的间隔器11中的水中。通过在控制器CN的控制下利用阀门12关闭净化水出口 10并打开废水出口 16，从而将离子含量增加的间隔器隔间中的水冲走。一旦从电极释放了大多数离子，并且通过废水出口 16冲走了离子含量增加的水，电极就再生了，且可再次用于吸引离子。受控制器CN控制的电源转换器PC用于将来自电源PS的电转换为合适的电势。阳极和阴极之间的电势差相当低，例如低于12伏特，优选地低于6伏特，甚至更优选地低于2伏特，以及最优选地低于I. 5伏特。该电路的电阻低是很重要的。为达此目的，与第一电极直接接触的集电器14a通过第一连接器17彼此连接,与第二电极直接接触的集电器14b通过第二连接器19彼此连接。可基本无金属地构成集电器14a和14b，使得集电器14a和14b在外罩的潮湿内部不会受到腐蚀，同时对于量产来说足够便宜。电极13，15可由基本无金属的导电高表面积材料制成，例如活性炭、炭黑、炭气凝胶、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨或其混合物，其放置在集电器的两侧。高表面积层是具有以平方米每单位材料重量为单位的高的表面积的层，例如每克材料大于500平方米。这种设置可保证电容作为具有足够的离子存储容量的双电层电容来工作。即便是很薄的一层这种材料的总表面积也比传统材料(例如铝或不锈钢)大很多倍，这使得多得多的例如离子的带电物质能够存储在电极材料中。由此，提高了用于去除离子的装置的离子去除能力。图2示意性地显示了如何操作该用于去除离子的装置。在离子去除模式Ql中，双电层电容在正电压V下通过正电流I充电。从水中提取出离子，一旦电容的电极变为离子饱和，即可通过负电流施加负电压来反转电极的电势，从而进入至再生模式Q3的步骤，由此来再生电容。在离子从电极释放之后，电容再次为模式Ql的离子去除做好了准备。箭头Al指示了按这种方式来运行流通电容，且没有能量回收。可选地，可通过分流该电路来再生电容，这导致在第一电极再生模式Q2中产生负电流。在第一能量回收模式中，可将在第一电极再生期间释放的能量回收并返回到电源。这可以帮助降低用于去除离子的装置的总的能量消耗。在第一电极再生模式Q2之后，电容可再次用于离子去除模式Q1。箭头A2指示了按这种方式来运行流通电容。在第一电极再生模式Q2之后，可通过施加负电压在第二电极再生模式Q3中进一步再生电极，所述负电压导致负电流的产生以及进一步的离子释放。在离子从电极释放之后，电容再次为模式Ql的离子去除做好了准备。箭头A3指示了按这种方式来运行流通电容。在第二电极再生模式Q3之后，可在第二能量回收模式Q4中将在第二再生模式Q3期间存储在电容上的能量回收到电源。该完整循环由箭头A4指示，包括的离子去除模式、第一电极再生模式/第一能量回收模式、第二电极再生模式和第二能量回收模式。这可以帮助进一步降低用于去除离子的装置的总的能量消耗。流通电容可具有水阀门12(参见图I)用于在第一电极再生模式Q2以及第二电极再生模式Q3期间将废水排放到废水出口 16中。在离子去除Ql期间，将切换水阀门12使得水进入净化水出口 10。 图3a_3b显示了在离子去除模式Ql中驱动流通电容的根据本发明的电源转换器。电源PS提供例如12伏特的DC供电电压至电源转换器PC。电源转换器PC包括例如场效应晶体管的第一和第二开关SI，S2，以及第一电感11。第一电感11与流通电容FTC串联连接，并通过至少第一开关连接到电源PS。第二开关构造并布置用于短路电感和电容。可通过切换第一和第二开关来控制供电电压到充电电压的转换，反之亦然。在图3a中，第一开关SI闭合，第二开关S2断开，因此供电电压在第一电感Il和流通电容FTC上分割。流通电容FTC和电感Il都存储能量，且当第一开关SI断开，第二开关S2闭合(参见图3b)时，存储在电感中的能量将被用于进一步对流通电容FTC进行充电。平滑电容SC与流通电容FTC并联使用，用于平滑电压中的任何高频分量。平滑电容SC可出现在本发明的所有实施例中的与流通电容FTC并联的位置，尽管并非在每个实施例中都讨论其作用。控制器CN可用于控制开关SI，S2的切换从而在离子去除模式中将供电电压转换为用于流通电容FTC的充电电压。充电电压可以是固定电压，例如I. 4伏特，或可以在一定范围内变化，例如在I伏特和I. 5伏特之间变化。也可例如逐渐升高电压或步进式升高电压，或在固定电压上施加脉冲电压，从而根据预设数学函数改变充电电压。图3c_3d显示了在第一能量回收模式Q2中从流通电容FTC回收能量的根据本发明的第一实施例的电源转换器PC。在图3c中，流通电容FTC通过第一电感Il和第二开关S2释放其能量。流通电容FTC的能量存储在第一电感Il中。接下来，(参见图3d)，第二开关S2断开，第一开关SI闭合。现在存储在第一电感Il中的能量和来自流通电容FTC的能量被回收到电源PS中。控制器CN可用于控制开关SI，S2的切换，从而将电荷被存储到电容中时所处的电压转化为电源PS的供电电压。图中的箭头指示了电流在电源转换器中的方向。为了允许在模式Q3以及第二能量回收模式Q4中再生第二电极，电源转换器PC可具有H桥，用于在第二电极再生期间施加具有相反电势的电压，并在第二能量回收期间从流通电容FTC提取能量。图4a-4c显示了用于电源转换器PC的H桥。图4a显示了当开关S3和S4闭合从而对流通电容FTC进行充电时，离子去除模式Ql中的H桥。图4b显示了当开关S3和S4闭合从而从流通电容FTC回收能量时，能量回收模式Q2中的H桥。图4c显示了当开关S5和S6闭合从而改变电容的电极的极性时，用于电极再生和能量回收模式Q3，Q4的H桥。H桥的开关S3，S4，S5，S6可由控制器CN控制，并且可以为低速开关，因为这些开关不需要像电源转换器PC的开关S1，S2切换的那样快。在电源PS不能接受回收的能量的情况下，如图4e所示，开关S3和S5或S4和S6可用于在Q2期间分流FTC。图5显示了根据本发明的第一实施例的具有图4的H桥的电源转换器。图中的箭头指示了电流的方向。在使用包括H桥的电源转换器时，总会有三个与电容FTC串联的开关。开关的电阻对电源转换器PC的效率影响很大。图6a_6b显示了根据本发明的第二实施例的电源转换器PC。图中的箭头仍然指示了电流在电源转换器中的方向。电源转换器PC包括第一电感13,该第一电感与流通电容FTC串联连接并通过至少第一开关S7连接到电源PS。电源转换器PC具有第二开关S8,该第二开关被构造并布置用来短路第一电感13和电容FTC，从而能够通过在离子去除Ql模式期间，从图6a所示的位置到图6b所示的位置高速地切换第一和第二开关S7、S8来控制供电电压到充电电压的转换。在图6a中，流通电容FTC和第一电感13都存储能量，且当第一开关S7断开，第二开关S8闭合(参见图6b)时，存储在第一电感13中的能量将被用于进一步对流通电容FTC进行充电。控制器CN可用于控制开关S7，S8的切换，从而在离子去除模式中将供电电压转换为用于流通电容FTC的正确的充电电压。控制器可改变所述切换从而为流通电容FTC提供固定的充电电压，或例如通过逐渐升高电压或通过步进式升高电压，或通过在固定电压上施加脉冲电压，例如通过根据预设数学函数改变充电电压，提供可在一定的范围内变化的电压。在第一能量回收Q2中，可通过从如图6c所示的位置到如图6d所示的位置高速地切换第一和第二开关S7, S8，从而控制FTC的电容上的电压到电源PS的供电电压的转换。电源转换器PC进一步包括第二电感14 (参见图6e)，该第二电感串联地连接到流通电容FTC，并通过至少第三开关S9连接到电源PS。电源转换器PC具有第四开关S10，该第四开关构造并布置用来短路第二电感14和电容FTC，从而可通过在电极再生模式Q3中，从图6e所示的位置到图6f所示的位置高速地切换第三和第四开关S9，SlO来控制供电电压到再生电压的转换。在第二能量回收模式Q4中，电源转换器PC可在图6f中的位置和图6e中的位置之间高速地切换，从而将在第二电极再生模式Q3中存储在电极上的能量回收到电源PS。在第二电极再生模式Q3和第二能量回收模式Q4期间，电源转换器PC以与在离子去除模式Ql或第一能量回收模式Q2中不同的极性，分别将电能发送到FTC以及从FTC回收电能。相比于如图5所示的根据本发明的第一实施例的具有H桥的电源转换器，如图6a_6f所示的本发明的第二实施例的优点在于，在任意时间点上，仅有两个串联的开关，因此能够减小电源转换器PC的总电阻。另一方面，第二电感14串联连接到第一电感13，使得电源转换器PC的总电阻的增加较小。图7a_7f显示了根据本发明的第三实施例的电源转换器PC，相比于图6a_6f中的根据本发明的第二实施例的电源转换器PC，该第三实施例电源转换器PC具有额外的第五和第六开关Sll，S12。图中的箭头仍然指示了电流在电源转换器中的方向。第五开关Sll 用于在第二电极再生模式Q3和第二能量回收模式Q4中为第一电感13设旁路。第六开关S12用于在离子去除模式Ql和第一能量回收模式Q2中为第二电感14设旁路。由此，可消除在Q3和Q4中由第一电感13造成的能量效率的损失和在Ql和Q2中由第二电感14造成的能量效率的损失。电源转换器PC具有第二开关S8，该第二开关被构造并布置用于短路第一电感13和电容FTC，从而可在离子去除模式Ql期间通过从图7a所示的位置到图7b所示的位置高速地切换第一和第二开关S7，S8，来控制供电电压到充电电压的转换。第六开关S12将闭合，从而在离子去除期间为第二电感14设旁路。在第一能量回收方式Q2中，可通过从如图7c所示的位置到如图7d所示的位置高速地切换第一和第二开关S7，S8，从而控制FTC上的电压到电源PS的供电电压的转换。第六开关S12将闭合，从而在第一能量回收模式Q2期间为第二电感14设旁路。电源转换器PC包括第二电感14 (参见图7e)，该第二电感串联地连接流通电容FTC,并通过至少第三开关S9连接到电源PS。电源转换器PC具有第四开关S10，该第四开关被构造并布置用来短路第二电感14和电容FTC，从而可通过在再生模式Q3中，从图7e所示的位置到图7f所示的位置高速地切换第三和第四开关S9，S10来控制供电电压到再生电 压的转换。第五的开关Sll也将闭合，从而在电极再生模式Q3期间为第一电感13设旁路。在第二能量回收模式Q4中，电源转换器PC可在图7f中的位置和图7e中的位置之间高速地切换，同时保持第五开关Sll闭合，从而将来自再生模式Q3的能量回收到电源
PSo尽管以上描述了本发明的特定实施例，应理解本发明可以以不同于上述内容的方式来实施。例如，所述装置可包括进水口，用于使水进入该装置；出水口，用于使水排出该装置；电容；间隔器，用于将该电容的第一和第二电极分开，并使水流入电极之间；以及，电源转换器，用于将电源的供电电压转换为在离子去除模式中用于为电容充电的充电电压，且该电源转换器被构造并布置用于在第一电极再生模式中对电容进行放电，且其中该电源转换器被构造并布置用于在控制器的控制下将供电电压在第一和第二电极之间切换，从而在第二电极再生模式中，相对于离子去除模式来改变电极的极性，其中在第二电极再生模式中，通过用与离子去除模式相比极性相反的电荷为电极充电，从而将保留在电极上的离子释放到电极之间的水中。在第一和第二电极再生模式中，之前在离子去除模式中被吸引到第一和第二电极的离子被释放到电极之间的水中。该装置可包括阀门，该阀门连接到水输出，并由控制器控制以在离子去除模式期间将水引导到净水输出，并在第一和第二电极再生期间将水引导到废水输出。电源转换器可包括第二电感以及至少第四开关，该第二电感串联连接到电容，并通过第三开关连接到电源，该第四开关被构造并布置用于短路第二电感和电容，其中在第二电极再生模式中，利用控制器通过切换第三和第四开关来控制供电电压到与离子去除模式中的极性不同的充电电压的转换。该电源转换器可被构造并布置以在第二能量回收模式期间从该电容回收能量，在第二能量回收模式中，释放与离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过电源转换器将电容上的电压转换为供电电压。
说明书是说明性的，而非限制性的。因此，对于本 领域技术人员来说，显然可以对所描述的本发明进行修改，而不会超出权利要求书的范围。
权利要求
1.一种用于去除离子的装置，该装置包括 进水口，用于使水进入该装置； 出水口，用于使水排出该装置； 电容； 间隔器，用于将第一和第二电极与所述电容分开，并使水流入电极之间；以及， 电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为为电容充电的充电电压，且该电源转换器被构造并布置用于在第一电极再生模式中通过将电容上的电压转换到电源的供电电压从而从电容进行能量回收，其中该电源转换器被构造并布置用于在控制器的控制下将供电电压在第一和第二电极之间切换，从而在第二电极再生模式中，相对于离子去除模式来改变电极的极性，其中在第二电极再生模式中，通过采用与离子去除模式相比极性相反的电荷为电极充电，将保留在电极上的离子释放到电极之间的水中。
2.根据权利要求I所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器包括第一电感以及至少第二开关，该第一电感串联连接到所述电容，并通过至少第一开关连接到电源，该第二开关被构造并布置用于短路所述电感和所述电容，从而能够通过切换所述第一和第二开关来控制所述供电电压到所述充电电压的转换，以及所述电容上的电压到供电电压的转换。
3.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中所述装置包括控制器，以及在离子去除模式期间，所述控制器控制所述第一和第二开关从而为所述电容充电，在所述离子去除模式中在所述电容的第一和第二电极之间流动的水中的离子被吸引到所述第一和第二电极。
4.根据权利要求3所述的用于去除离子的装置，其中在第一能量回收模式期间，所述控制器能够控制所述第一和第二开关从而将所述电容上的电压转换为供电电压，在所述第一能量回收模式中先前在所述离子去除模式期间被吸引到所述第一和第二电极上的离子被释放到所述电极之间的水中。
5.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中该装置包括阀门，该阀门连接到水输出并由控制器控制，以在离子去除模式期间将水引导到净水输出，并在和电极再生期间将水引导到废水输出。
6.根据权利要求I所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器包括第二电感以及至少第四开关，该第二电感串联连接到电容，并通过至少第三开关连接到电源，该第四开关被构造并布置用于短路第二电感和电容，其中在第二电极再生模式中，利用控制器通过切换第三和第四开关来控制供电电压到与离子去除模式中的极性不同的充电电压的转换。
7.根据权利要求6所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器被构造并布置以在第二能量回收模式期间从该电容回收能量，在所述第二能量回收模式中，释放与离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过电源转换器将电容上的电压转换为供电电压。
8.根据权利要求6所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器具有第五开关，用于在所述离子去除模式以及所述第一能量回收模式期间使用所述第一电感时，为所述第~■电感设芳路。
9.根据权利要求7所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器具有第六开关，用于在所述第二电极再生以及第二能量回收模式期间使用所述第二电感时，为所述第一电感设芳路。
10.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中通过控制器来控制连接到水输出的阀门从而在第一和第二电极再生模式期间将水引导到废水输出。
11.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器在电极之间提供的充电电压小于12伏特，优选地小于6伏特，更优选地小于2伏特，或最优选地小于I. 5伏特。
12.一种电源转换器，该电源转换器用于将电源的供电电压转换为用于为去除离子的装置中的电容进行充电的充电电压，其中所述电源转换器被构造并布置为通过将电容上的电压转换为电源的供电电压从而从所述电容回收能量。
13.一种操作用于去除离子的装置的方法，所述装置包括电容和外罩，所述方法包括 通过进水口使水进入所述外罩； 使水在电容的第一和第二电极之间流动到所述在外罩中提供的出水口； 以及在离子去除模式期间 经由电源转换器通过将所述电容连接到电源从而为所述电容充电，所述电源转换器用于将电源的供电电压转换为充电电压； 通过将离子吸引到第一和第二电极从而从水中去除离子； 以及在第一电极再生模式期间 通过将电容上的电压转换到电源的供电电压同时将离子从所述电极释放到所述电极之间的水中，从而从所述电容回收能量； 以及在第二电极再生模式期间 相对于所述离子去除模式改变所述电极的极性； 以改变的极性为所述电极充电，从而将所述电极上保留的离子释放到所述电极之间的水中。
14.根据权利要求13所述的操作用于去除离子的装置的方法，其中在所述第二电极再生模式之后 通过在对所述电容进行放电的同时将所述电容上的电压转换为电源的供电电压，从而从所述电容回收能量。
15.根据权利要求14所述的操作用于去除离子的装置的方法，其中该方法包括当从所述离子去除模式改变为第一能量回收模式时将与所述出水口连接的阀门从净水输出切换到废水输出，以及其中在将离子从所述电极去除且在所述电极之间的水被冲走之后，将所述阀门切换为将水输出连接到净水输出，并通过对电极进行充电再次开始离子去除模式。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除离子的装置。所述装置包括进水口(7)，用于使水进入该装置；出水口(9)，用于使水排出该装置；电容，以及；间隔器(11)，用于将第一电极(13)和第二电极(15)与该电容分开，并使水流入电极之间。所述装置具有电源转换器(PC)，用于将电源(PS)的供电电压转换为对电容进行充电的充电电压。所述电源转换器被构造并布置为通过将所述电容上的电压转换到所述电源(PS)的供电电压，从而从所述电容回收能量。
文档编号H02M3/158GK102648574SQ201080047209
公开日2012年8月22日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月23日
发明者A·范德瓦尔, H·R·赖因胡, M·C·B·卢姆, T·J·帕尔默 申请人:沃尔泰亚公司