家用水净化器和 配备有这种水净化器的洗衣机 【技术领域】
本发明涉及一种家用水净化器，更具体地说，涉及一种用于除去供应到家庭的城市供水和从家庭排出的废水中包含的硬质成分、各种有机物质和污染物的水净化器，以及通过利用这种水净化器改善清洗性能的洗衣机。
背景技术
生活用水可以分为供应到家庭的城市供水和从家庭排出的废水，而城市供水用于饮用、洗衣、和清洁。
目前每个家庭同时具有水净化器，洗衣机和洗碗机，以便于日常生活，他们供给有城市供水、利用用于特殊目的的城市供水，并排出城市用水。
当然，城市供水包含特定含量的不同有机物质，他们来源于硬度成分，即使城市供水在供应到家庭之前加以净化，它也会受到来自污染的水管的铁锈的污染。当包含这些成分的城市供水直接在家庭中用于饮用和清洗时，会导致有害的副作用。为了举例，将参考家庭使用的洗衣机，简单地解释这些有害的副作用。
一般地，洗衣机通过利用洗涤剂的软化作用、波轮转动带来的水循环所产生的摩擦、以及来自波轮的对清洗物品地冲击而从衣物、铺盖上去除各种污染物。新型的全自动洗衣机进行清洗、漂洗和甩干一个接一个的一系列循环，而不需用户在清洗过程中进行干涉。
参照图1，现有技术的洗衣机设置有储水桶2，其由多个支撑元件弹性地支撑在主体1中；清洗桶3，其可转动地安装在储水桶2内，并在其侧壁上具有多个通孔；波轮5，其配装到清洗桶内侧的底部上并连接到清洗轴6上，以用于形成水循环；电机7，其配装到储水桶2下侧的一侧上，用于选择性地转动清洗桶3和波轮5；以及离合器8，其配装到储水桶2下侧的中心，用于选择性地将转动能量传递到清洗桶和波轮。具有配装到电机7和离合器8的轴前端的滑轮7a和8a，用于将电机的能量传送到清洗轴上，还具有在缠绕在滑轮之间的定时带9。
在主体1后部的一侧上具有带供水阀门11的供水管10，其连接到洗衣机的外侧上，以用于将清洗水供给到清洗桶3中。在清洗桶3上部的一侧内具有洗涤剂盒13，用于通过所供给的清洗水将洗涤剂自动引入。在储水桶2底部的一侧上具有废水管20，用于在清洗、漂洗和甩干循环中将通过清洗桶内的通孔3a排出的清洗水排放到洗衣机外侧。具有一个配装到废水管上的排水阀门21。
具有一个配装到废水管20上的再循环管30，其中心定位到排水阀门上，以用于将清洗水再循环到清洗桶3中，并且在再循环管30上具有一个再循环泵31，用于泵送清洗水。这是为了防止清洗水的浪费，并防止由于增大水供应而导致的总的清洗时期以及与清洗时期无关的排水时期的增长。
上述洗衣机如各种洗衣方式一样进行一系列循环，从清洗开始到漂洗、甩干和干燥。清洗时期等在控制面板上设定，并在洗涤剂、漂白剂、纤维软化剂等在清洗过程开始之前放入洗涤剂盒中之后，按下开始按钮。
然而，虽然各国之间有所差异，通过供水管10供应的清洗水包含一定量的硬质成分，将参照附图解释硬质成分对清洗性能的影响。
参照图2，清洗水总是包含硬质成分，如Ca++、Mg++等，他们与表面活性剂反应，形成不可溶的盐。作为举例，在硬质成分中的钙离子Ca++与洗涤剂中的阴离子表面活性剂S-反应，形成不可溶的CaS2。这个反应明显减少了溶解污染物所需的表面活性剂的量，导致即使在清洗完成后仍不能完全去除污染物。此外，不可溶的盐沉积，而沉积的不可溶的盐本身成为污染衣物和洗衣机的主要原因。
为了解决这个问题，现有技术的洗衣机在供水管上设置有传感器，用于探测清洗水的硬度，以根据清洗中的硬度来调节清洗时期、要引入的洗涤剂量、以及要进行的漂洗循环的次数。也就是说，当硬度较大时，通过引入比普通情况多的洗涤剂，并增大清洗时期和漂洗循环的次数，来抑制由硬质成分所导致的清洗性能恶化。
然而，这至多是根据硬度控制清洗方法，而不去除硬度源，从而导致不必要的洗涤剂的浪费，并导致最终排出的带有洗涤剂的清洗水的进一步污染。
此外，通过供水管提供的清洗水包含大量的从旧管道中分离出来的红色的铁氧化物，这不仅是衣物变色或弄脏的主要原因，而且会污染洗衣机。
同时，在清洗结束后排出的清洗水或再循环到清洗桶中的清洗水中包含大量的从衣物中分离的污染物，当污染物不经过滤最终排出时，污染物会破坏自然环境。然而，如果污染物再循环到清洗桶中，会污染衣物。
上述问题不仅限于洗衣机，而是存在于使用城市供水的各种用途中，如洗碗机和水净化器。
发明内容
于是，本发明致力于一种家用水净化器，以及通过利用这种水净化器改善清洗性能的洗衣机，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种家用水净化器，它可以去除源自硬质成分的不同的有机物质和来自家用水的污染物，以用于提供更干净的家用水。
本发明的另一目的是提供一种家用水净化器，它可以去除源自从家庭中排出的家用水的各种污染物，以用于减小环境污染。
本发明的再一目的是提供一种洗衣机，它可以去除源自清洗水的硬质成分、不同的有机物质和污染物，用于改善清洗性能，并提供一种对环境友好的洗衣机。
本发明的其他特征和优点将在随后的描述中陈述，并部分从说明书中得以明白或通过本发明的实践获知。本发明的目的和其他优点将通过所撰写的说明书及其权利要求书，以及附图中特定指出的结构予以实现和获得。
为了实现这些和其他优点，并根据本发明的目的，如在此实施和广泛描述的，家用水净化器包括电凝结装置，该装置配装到家用水的供给或排放流道中，以用于进行可溶金属的氧化反应和水的电解反应，从而凝结家用水中包含的硬质成分、各种有机物质和污染物，还包括吸收装置，其处于电凝结装置后面的流道上，用于通过磁力吸收带有铁的硬质成分、有机物质和污染物的凝结物。
家用水净化器通过凝结和吸收而分离出家用水中包含的硬质成分、各种有机物质和污染物。于是，由于本发明可以对各种用途提供更干净的家用水并由于可以排放出更干净的家用水而减少环境污染，因此本发明具有各种优点。
本发明的洗衣机包括依次配装到供给管、废水管和再循环管任一个上的电凝结装置和吸收装置。
由于包含在清洗水中的硬质成分、各种有机物质和污染物事先被去除，因此可以减少洗涤剂的浪费，并可以提高清洗性能。本发明的洗衣机通过去除排放的清洗水或再循环的清洗水中包含的污染物，可以防止由污染的清洗水导致的环境污染，并节省了清洗水的使用。
应理解的是，上面的一般描述和随后的详细描述是示例性和解释性的，而意图为对权利要求书所限定的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括在内以用于提供本发明的进一步理解，并合并在此构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图中：
图1示意性示出了现有技术洗衣机的剖面；
图2示出了包含在清洗水中的硬质成分对清洗效果的影响；
图3示意性示出了根据本发明第一优选实施例的洗衣机；
图4A示出图3中洗衣机的电凝结装置的透视图；
图4B示出一剖面图，其表示图4A中的电凝结装置的工作原理；
图5A示出图3中洗衣机内的吸收装置的透视图；
图5B示出一剖面图，其表示图5A中的吸收装置的工作原理；
图6示出比较由铁和铝电凝结的物质的磁化强度的曲线；
图7A示出根据本发明优选实施例的清洗水净化器的方块图；
图7B示出根据本发明优选实施例的磁性粉末引入装置的剖面；
图8示出表明清洗水中的悬浮固体和混浊度的关系的曲线；
图9示出表明硬质成分去除比率和由本发明的清洗水净化器实现的清洗性能提高比率之间的关系的曲线；
图10示意性示出根据本发明第二优选实施例的洗衣机；以及
图11示意性示出根据本发明第三优选实施例的洗衣机。
具体实施方式
将详细参照本发明优选实施例，其示例在附图中示出。在解释优选实施例中，相同的零部件将赋予相同的名称和附图标记，并将省略对其的额外描述。
本发明的家用水净化器包括依次设置到家庭中的城市供水管道或废水管道上的电凝结装置和吸收装置。电凝结装置作用为通过电化学反应凝结起源于硬质成分的不同的有机物质。吸收装置作用为通过磁力吸收城市供水管道或废水管道内侧壁上的凝结物，由此将凝结的颗粒与水分离。
电凝结装置包括用于产生水的电解反应的电极和用于产生可溶金属的氧化反应的电极。因此，在将DC电能施加到电极上时，可溶金属的离子与硬质成分、不同的有机物质和污染物结合，形成离子/硬质成分、离子/有机物质、离子/污染物的凝结物(此后成为凝结物)。凝结物根据可溶金属的种类而具有磁力。
吸收装置为永久磁铁或电磁铁的形式。因此，通过电凝结装置产生的具有磁性的凝结物被吸收装置的磁力吸引在管道处，由此与家用水分离。
以下，将在清洗水净化器的解释中详细说明电凝结装置和吸收装置的系统和工作原理。
将参照附图详细描述根据本发明优选实施例的洗衣机。
参照图3，根据本发明第一优选实施例的洗衣机包括主体1内的清洗桶3，主体1连接到驱动部件7的轴上；在主体1上部的供水管10，用于将清洗水从外部水源供入；以及供水管上的清洗水净化器，用于从清洗水中去除硬质成分和有机物质。在供水管10上具有洗涤剂盒13。
为了从清洗水中去除硬质成分和不同的有机物质而设置的清洗水净化器首先凝结硬质成分和有机物质，然后通过磁力分离凝结物。
为此，清洗水净化器包括供水管10上的电凝结装置50，其具有可溶金属和普通金属的两个电极，用于与清洗水接触，还包括吸收装置60，用于吸收供水管10内侧壁上的硬质成分或有机物质与离子的凝结物。
参照图4A，电凝结装置50具有两个管51和53，它们彼此极性不同。也就是说，电凝结装置50具有连接到供水管上的内管51，用于将清洗水引入，还具有使包括内管开口端51a的内管51的一部分插入其中的外管53，其通过单独的连接管55连接到吸收装置上。优选地是，在内管51的开口端51a和通向吸收装置的连接管55之间具有相当大的距离，以用于清洗水在内管51和外管53之间的空间内停留充足的时间段。
为了凝结清洗水中包含的硬质成分和有机物质，需要内管51和外管53中任一个为阴极，而另一个为阳极。作为示例，本发明建议内管51为阴极，而外管53为阳极。
为此，内管51可以由普通金属形成，管材料本身形成阴极，或者形成阴极的一定厚度的普通金属涂覆在内管51要插入到外管53中的外壁上。同样，外管53可以由形成阳极的可溶金属形成，或者形成阳极的一定厚度的可溶金属涂覆在外管53的内壁上。于是，内管51可以为供水管的一部分，或者可以不是供水管的一部分。阳极的可溶金属可以为铁Fe或铝Al。
电凝结装置50的两对内管51和外管53可以通过将图中上部的外管53与图中下部的内管151连接而予以串联，以用于增强电凝结效应。为了解释方便，图中上部的电凝结装置为第一电凝结装置，而图中下部的电凝结装置为第二电凝结装置。在这种情况下，第一电凝结装置的外管51通过连接管55连接到第二电凝结装置的内管151上，而第二电凝结装置的外管153通过连接管155连接到下面将说明的吸收装置上。在这种情况下，清洗水依次穿过第一电凝结装置和第二电凝结装置，由此增强了清洗水中所含的硬质成分的电凝结效应。
将解释上述电凝结装置的工作原理。
参照图4B，在将DC电能施加到电凝结装置50上时，在阴极进行水的电解，而在阳极进行可溶金属的氧化，作为示例，将解释铁作为阳极的可溶金属的情况。
阴极：
阳极：
沉积在阳极表面上的铁离子可以与溶解的氧在氧遵循电流的流动方向向阴极表面移动过程中起反应，形成Fe3+。
同时，包含于清洗水中的硬质成分′A′，如Ca++和Mg++被充电，并溶解于水中。硬质成分′A′与相反极性的离子中和，形成了无定形或溶解状态的凝结物。于是，电凝结装置由可溶金属形成，以用于中和带电的硬质成分，由此凝结硬质成分。
由水的电解反应在阴极形成的氢氧离子OH-形成分子，如Fe(OH)2或Fe(OH)3，该分子可以作为凝结物，而与清洗水中的各种有机物质电结合，以随着分子中和而凝结有机物质。
如此形成的凝结物′C′通过外管53一侧的连接管55流向吸收装置，并且在两对电凝结装置串联的情况下，电凝结更活跃。
参照图5A和5B，随着水流过电凝结装置，吸收装置60利用磁力将所形成的凝结物′C′分离。为此，吸收装置60配装到电凝结装置后部的供水管10上，并由磁铁形成，以用于将磁力穿过供水管。
虽然具有各种形式的吸收装置60，本发明提出一种插入到供水管10外侧壁内的中空管。因此，吸收装置可以使凝结物′C′沿着供水管10的内侧壁附着吸收装置60的长度那么长。在这种情况下，虽然吸收装置60可以为永久磁铁的形式，吸收装置60优选地由电磁铁形成，以便于去除附着到供水管10内侧壁上的凝结物。在这种情况下，通过开启/关闭通向电磁铁的电源，可以控制包含在清洗水中的凝结物′C′的附着，和所附着的凝结物的去除。也就是说，当随着清洗完成而不再需要供水时，清洗水在电磁铁关闭的状态下穿过吸收装置，可以去除附着在供水管10上的凝结物′C′。
同时，本发明建议铁或铝作为电凝结装置50的阳极可溶金属。在这种情况下，由于铝的磁力低于铁，如果铝用作阳极，那么清洗水净化器将有所不同，这将得以解释。图6示出对比由铁和铝电凝结的物质的磁化强度的曲线，其中，纵坐标代表磁化强度，而横坐标代表场强。
参照图6，可以注意到铁离子的凝结物随着场强变得较大而具有较大的磁化强度，然而，可以注意到无论场强如何，铝离子凝结物的磁化强度几乎保持恒定为零。这暗示着如果铝用作电凝结装置的可溶金属，难于期望随着清洗水穿过电凝结装置而形成的凝结物在吸收装置处被吸收，从而需要引入单独的磁性材料。
参照图7A，如果铝用作本发明电凝结装置的阳极，磁性粉末引入装置设置在电凝结装置和吸收装置之间。磁性粉末是具有磁力的粉末，该粉末与随着清洗水穿过电凝结装置而形成的凝结物凝结，或与未凝结的硬质成分和有机物质凝结，导致后者具有磁性。
参照图7B，磁性粉末引入装置70包括配装到供水管10上的储存罐71，以及配装到存储罐出口和供水管上的推进器73，用于控制磁性粉末的引入。推进器73具有储存罐71出口上的轴73a，和可旋转地配装到轴上的多个叶片73b。因此，随着叶片通过清洗水的水流而旋转，储存罐71的开口开启，这就使固定量的磁性粉末引入供水管10中。
于是，由铝离子凝结的硬质成分和有机物质由于磁性粉末的作用而凝结，随着具有磁性粉末的凝结物通过吸收装置，该凝结物被确定地吸收到供水管的内侧壁上。
参照图7A，可以知道在磁性粉末引入装置之前具有一个单独的吸收装置，用于在引入磁性粉末之前，事先分离由于清洗水通过电凝结装置而形成的凝结物。凝结物的两次分离可以增强分离效果。当电凝结装置的阳极由铁形成时，在两个吸收装置之间可以具有磁性粉末引入装置。
图8示出表明清洗水中悬浮固体与混浊度的关系的曲线，其中，横坐标代表混浊度，而纵坐标代表硬质成分和不同的有机物质的浓度。
参照图8，圆点表示通过电凝结而形成凝结物的状态，方点表示凝结物由磁力首次分离的状态，而三角形点表示凝结物由磁力第二次分离的状态。从这个曲线可以看出，凝结物两次通过吸收装置可以与混浊度一同显著降低硬质成分和不同的有机物质的浓度。
将参照图3描述本发明的洗衣机的工作原理。
当供水阀门11开启时，清洗水依次穿过电凝结装置50和吸收装置60而被引入洗涤剂盒13中，在这种情况下，包含在清洗水中的硬质成分和不同的有机物质被凝结，并吸收到吸收装置供水管10的内壁上，由此完全从清洗水中分离。此后，在将清洗水引入清洗桶3之前，清洗水随着它穿过洗涤剂盒13，而稀释一定量的洗涤剂。
于是，在清洗水中，具有非常少量与洗涤剂中的表面活性剂结合的成分，在这种情况下，洗涤剂变得更有活性，从而增强了清洗性能。
图9示出表明由本发明的清洗水净化器去除的硬质成分的比率和清洗性能提高比率之间关系的曲线，其中，纵坐标表示清洗性能提高的比率，而横坐标表示硬质成分去除的比率。曲线中示出的数据是1kg的70ppm硬度的清洗水在24.2±0.2℃下的测试结果，其中70ppm硬度与韩国7大城市的平均硬度65.3ppm类似。
参照图9，可以注意到在清洗时间段是10分钟的情况下，去除57％的硬度(剩余硬度为30ppm)时，清洗性能提高54.4％，而当去除100％硬度时，清洗性能提高83.4％。也可以注意到，在清洗时间段为15分钟情况下，在去除57％的硬度(剩余硬度为30ppm)时，清洗性能提高23.9％，而当去除100％硬度时，清洗性能提高56.4％。
从上面的试验结果可以知道硬质成分去除比率越高，清洗性能的改善程度越高，清洗时间段越短。
图10示意性示出根据本发明第二优选实施例的洗衣机，清洗水净水器设置到废水管20上。
参照图10，具有依次配装到废水管20上的电凝结装置50和吸收装置60，废水管20随着清洗、漂洗或甩干循环的结束而将清洗水从清洗桶3排放到洗衣机之外。
电凝结装置50包括带有连接到废水管20上的阴极的内管和带有可溶金属阳极的外管，外管使内管的开口端插入其内。于是，当电源施加到电凝结装置50上时，从清洗水中分离的各种污染物被来自阳极的可溶离子凝结。内管和外管的形式、阴极和阳极的金属与图4A中的电凝结装置系统。
吸收装置为在电凝结装置50之后围绕废水管20外壁的管状，与图5A的吸收装置相同。吸收装置60优选地由电磁铁形成。
同时，与衣物分离的大部分污染物，如细菌、油、泥浆等被充电，并溶解在清洗水中。于是，污染物与电凝结装置50发出的相反极性的离子中和，并以无定形或溶解状态凝结。如此凝结的污染物吸收到废水管20的内侧壁上，由此于排出的清洗水分离。
因此，根据本发明第二优选实施例的洗衣机能够防止由被污染的清洗水的排出而导致的环境破坏问题，这是由于洗衣机从最终排出的清洗水中去除了各种污染物。
图11示意性示出了根据本发明第三优选实施例的洗衣机，清洗水净化器设置到再循环管30上。
参照图11，具有配装到清洗桶3下部一侧上的再循环管30，用于将洗衣桶排出的清洗水再循环到清洗桶中，再循环管从废水管20分支，并由排水阀门21开启/关闭。虽然未示出，具有再循环管30上的再循环泵，用于清洗水的强制循环。清洗水通过再循环管30的再循环在漂洗循环中发生，这是由于漂洗循环中排出的清洗水包含较少的污染物。然而，即使污染物的量较小，衣物也会被清洗水中包含的污染物污染。因此，电凝结装置50和吸收装置60依次设置在再循环管30上，以用于防止这种问题。
电凝结装置50包括带有连接到再循环管30上的阴极的内管和带有阳极的外管，外管使内管的开口端插入其内。因此，当通电时，从衣物上分离的各种污染物由来自阳极的可溶离子凝结。内管和外管的形式以及阴极和阳极的金属与图4A中的电凝结装置相同。
作为在电凝结装置后部的围绕再循环管30的外壁的管的形式的吸收装置60与图5A中的吸收装置相同。吸收装置60优选地为电磁铁形式。
在根据本发明第三优选实施例的洗衣机中，从清洗桶3中排出的清洗水通过再循环泵的作用而经由电凝结装置50和吸收装置60再循环到清洗桶中。由于包含在清洗水中并被充电的铁锈和各种污染物与相反极性的离子中和、凝结、并随着它们通过吸收装置60而被吸收到再循环管内侧壁上。
于是，处于污染物从其中被去除状态的再循环水与新近供给的清洗水同样干净。因此，可以防止由被污染的清洗水的再循环造成的污染(如衣物的颜色变黄)，由此改善了清洗性能。在漂洗循环中消除干净清洗水的重新供给减少了清洗水的消耗。
虽然本发明集中于本发明的家用水净化器应用于洗衣机上而描述，但是清洗水净化器的电凝结装置和吸收装置也可以应用于利用城市供水的从洗碗机到净水器的各种产品中。此外，电凝结装置和吸收装置可以配装到城市供水管或废水管上。
可以理解到本领域技术人员在不背离本发明的精髓或范围前提下可以在本发明的水净化器和洗衣机中作出各种改进和变化。由此，涵盖本发明的修改和变动，只有它们落入所附的权利要求书及其等价物的范围内。
如已经解释的，本发明的家用水净化器和洗衣机具有如下优点：
首先，从城市供水中去除硬质成分、各种有机物质和污染物可以改善利用城市供水的产品的效率；
第二，从家庭中排出的废水中去除各种污染物可以防止环境污染；
第三，事先从城市供水中去除硬质成分和各种有机物质可以使洗涤剂更有活性，这改善了清洗性能，并防止不必要的洗涤剂浪费；
第四，从再循环清洗水中去除各种污染物可以防止衣物被污染。