УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ И НАГРЕВА ЖИДКОСТИ
LIQUID CLEANING AND HEATING DEVICE

Устройство очистки и нагрева жидкости предназначено для очистки жидкости методом фильтрации, например, воды из муниципальных и локальных источников и нагрева очищенной жидкости.
Из уровня техники известно устройство очистки и нагрева жидкости по патенту US 6178290 [МПК F24H 1/18, опубл. 23.01.2001, Brita GmbH]. Устройство по патенту US 6178290 состоит из корпуса со средством выхода нагретой жидкости, внутренний объем которого разделен на две полости - полость для исходной жидкости и полость для очищенной жидкости, крышки, средства нагрева, блока управления и фильтрующего модуля. Полость для исходной жидкости выполнена в виде воронки. Между полостью для исходной жидкости и полостью для очищенной жидкости расположен фильтрующий модуль. В нижней стенке полости для исходной жидкости выполнено отверстие для выхода очищенной жидкости. Средство нагрева может быть расположено как в основании, так и в нижней части полости для очищенной жидкости. Конфигурация полости для исходной жидкости может варьироваться в зависимости от формы фильтрующего модуля.
Устройство по патенту US 6178290 работает следующим образом. В открытую крышку в полость для исходной жидкости наливают исходную жидкость. Из полости для исходной жидкости жидкость проходит через фильтрующий модуль в полость для очищенной жидкости. Когда вся жидкость из полости для исходной жидкости отфильтрована, пользователь включает кнопку нагрева, расположенную в ручке устройства согласно патенту US 6178290. Когда очищенная жидкость закипит, средство нагрева автоматически отключается. Либо кнопка включения средства нагрева может быть включена до того момента, как завершиться процесс фильтрации. В этом случае возможен незначительный нагрев исходной жидкости, оставшейся в полости для исходной жидкости.
Данное устройство имеет два основных недостатка. Первый - жидкость протекает через фильтрующий модуль за счет гравитационных сил, что приводит к увеличению времени фильтрации. Второй - когда вся жидкость отфильтрована, полость для исходной жидкости остается незаполненной, что приводит к неэффективному использованию внутреннего объема корпуса устройства очистки.
Также в уровне техники известно устройство очистки и нагрева жидкости по патенту US 6383381 [МПК B01D 27/08, B01D 35/02, опубл. 07.05.2002]. Устройство состоит из корпуса, средства выхода нагретой жидкости, внутренний объем которого разделен на полость для исходной жидкости и полость для очищенной жидкости, средства нагрева и фильтрующего модуля. Устройство по патенту US 6383381 содержит фильтрующий модуль, расположенный в нижней части полости для очищенной жидкости у боковой стенки смежной с полостью для исходной жидкости. Средство выхода нагретой жидкости выполнено в форме воронки и одновременно служит полостью для исходной жидкости. При этом объем полости для исходной жидкости меньше объема полости для очищенной жидкости. В боковой стенке, отделяющей полость для исходной жидкости от полости для очищенной жидкости, выполнена сетка для прохождения жидкости. Фильтрующий модуль имеет корпус, внутри которого размещен фильтрующий материал. В боковых стенках корпуса фильтрующего модуля выполнены отверстия закрытые сеткой. Между нижней внешней стенкой фильтрующего модуля и внутренней поверхностью основания полости для очищенной жидкости имеется зазор, выполняющий функцию канала для прохождения очищенной жидкости в средство выхода нагретой жидкости. В основании устройства по патенту US 6383381 выполнено средство нагрева жидкости.
Устройство по патенту US 6383381 работает следующим образом. В средство выхода нагретой жидкости заливают исходную жидкость, которая через решетку фильтрующего модуля поступает в фильтрующий модуль. Очищенная жидкость после фильтрующего модуля проходит в полость для очищенной жидкости. Когда процесс фильтрации прекращается, включается средство нагрева, которое автоматически отключается после закипания жидкости. Очищенная нагретая жидкость через канал, образованный нижней внешней стенкой фильтрующего модуля и внутренней поверхностью основания полости для очищенной жидкости, через средство выхода нагретой жидкости поступает потребителю.
Основным недостатком устройства по патенту US 6383381 является то, что объем полости для очищенной жидкости превышает объем средства выхода нагретой жидкости, служащего полостью для исходной жидкости. Для того чтобы получить достаточное количество очищенной жидкости, необходимо несколько раз заполнить средство нагрева жидкости исходной жидкостью, что увеличит время фильтрации, а следовательно, и интервал времени от начала момента фильтрации до получения нагретой жидкости. Кроме этого, фильтрующий модуль располагается в нижней части устройства по планету US 6383381, и жидкость протекает через фильтрующий материал за счет давления столба жидкости в средстве выхода нагретой жидкости. Чем меньше жидкости останется в средстве выхода нагретой жидкости, тем меньше будет скорость фильтрации. Кроме этого фильтрующий модуль располагается в полости для очищенной жидкости, которая подвергается нагреву, что может отрицательно сказаться на фильтрующем материале и привести к его деструкции.
Также известно устройство по заявке на патент WO 2012/162891 [МПК C02F 1/02, A47J 27/21, опубл. 06.12.2012, 3М Innovative properties company]. Устройство очистки и нагрева жидкости включает корпус со средством выхода нагретой жидкости, где внутри корпуса выполнена полость для очищенной жидкости, крышку, блок фильтрации, размещенный в ручке и содержащий фильтрующий модуль, и канал для подачи очищенной жидкости в полость для очищенной жидкости, блок управления, основание и средство нагрева. Канал для подачи очищенной жидкости в полость для очищенной жидкости выполнен в виде гибкого шланга. В ручке указанного устройства размещено средство крепления к источнику исходной жидкости. В одном варианте исполнения - это шланг (канал для подачи очищенной жидкости в полость очищенной жидкости), один конец которого встроен в верхнюю часть ручки и соединен с фильтрующим модулем. На другом конце шланга расположено средство крепления к источнику исходной жидкости, а именно к крану. В другом варианте исполнения средство крепления выполнено непосредственно в верхней стенке ручки. В основании устройства по заявке на патент WO 2012/162891 выполнено средство нагрева жидкости.
Устройство по заявке на патент WO 2012/162891 работает следующим образом. Средство крепления подключают к крану подачи исходной жидкости. Через шланг или непосредственно через средство крепления исходная жидкость под давлением, которое присутствует в трубопроводе, поступает в фильтрующий модуль и, проходя через него, поступает в полость для очищенной жидкости. После заполнения полости для очищенной жидкости очищенной жидкостью, включается средство нагрева, которое отключается автоматически после того, как жидкость закипит.
Как и устройству по патенту US 6383381, для заполнения жидкостью устройства по заявке на патент WO 2012/162891 необходим источник жидкости, работающий под давлением. Кроме этого, в устройстве по заявке на патент WO 2012/162891 не предусмотрено автоматическое отключение от источника исходной жидкости, поэтому во избежание перелива очищенной жидкости пользователю необходимо находиться рядом с устройством по заявке на патент WO 2012/162891 до тех пор, пока уровень очищенной жидкости не достигнет требуемого, после чего отключить устройство по заявке на патент WO 2012/162891 от источника исходной жидкости.
Из уровня техники известно устройство очистки и нагрева жидкости по патенту ЕР 0897686 [МПК A47J 27/21, опубл. 24.02.1999, Woodfield Enterprises Limited], выбранное Заявителем в качестве наиболее близкого аналога. Устройство по патенту EP 0897686 состоит из корпуса со средством выхода нагретой жидкости, внутренний объем которого разделен на две полости - полость для исходной жидкости и полость для очищенной жидкости, а также крышки, средства нагрева, блока управления, блока фильтрации, размещенного в ручке, и включающего канал для подачи очищенной жидкости в полость для очищенной жидкости, и фильтрующий модуль. Указанное устройство имеет несколько исполнений. Согласно одному из исполнений, полость для исходной жидкости располагается над полостью для очищенной жидкости. Средство нагрева расположено в нижней части полости для очищенной жидкости. Блок фильтрации расположен в ручке устройства и соединен через канал исходной жидкости с полостью для исходной жидкости и через канал очищенной жидкости с полостью для очищенной жидкости. В нижней части блока фильтрации расположено средство создания движения жидкости, выполненное в виде мешалки с лопастями. Мешалка расположена под фильтрующим модулем. Между корпусом фильтрующего модуля и внутренней стенкой ручки образован канал для прохождения жидкости. В верхней части корпуса фильтрующего модуля выполнены два отверстия - одно для входа исходной жидкости, второе - для выхода очищенной жидкости. Внутри корпуса фильтрующего модуля сформирован U-образный канал для прохождения жидкости. Между нижней стенкой ручки и нижней стенкой корпуса фильтрующего модуля образован зазор, в котором расположено средство создания движения жидкости. Указанный зазор сообщается с каналом для прохождения жидкости. В основание встроен мотор для обеспечения работы средства создания движения жидкости и выполнена кнопка включения устройства.
Устройство по EP 0897686 работает следующим образом. В открытую крышку в полость для исходной холодной жидкости наливают исходную жидкость. После этого устройство ставят на основание и нажимают кнопку включения. В этот момент лопасти мешалки начинают вращаться, создавая турбулентный поток исходной жидкости, которая из полости для исходной жидкости проходит в зазор, и далее по каналу для прохождения жидкости поднимается вверх и проходит в фильтрующий модуль, после которого очищенная жидкость через канал подачи очищенной жидкости поступает в полость для очищенной жидкости. После достижения заданного уровня очищенной жидкости включается средство нагрева. Средство нагрева может быть включено и до момента завершения процесса фильтрации. Средство нагрева автоматически выключается после того, как очищенная жидкость закипит.
Устройство по патенту EP 0897686 имеет ряд недостатков. Главным недостатком является то, что после окончания процесса фильтрации, полость исходной жидкости остается незаполненной, что говорит о неэффективности использования внутреннего объема устройства по патенту EP 0897686. Кроме этого, после окончания процесса фильтрации в зазоре остается некоторое количество жидкости. Если устройство по патенту EP 0897686 не используется в течение длительного времени, это количество жидкости может привести к образованию в ней бактерий и повышению загрязненности новой порции исходной жидкости, которая при следующем использовании устройства поступит в полость для исходной жидкости. Из-за этого может существенно сократиться срок службы фильтрующего модуля. Также для эффективной работы устройства необходимо, чтобы уровень исходной жидкости в полости для исходной жидкости находился на уровне верхней части фильтрующего модуля, так как в противном случае, давления столба жидкости и работы лопастной мешалки будет недостаточно для прохождения жидкостью фильтрующего модуля.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка нового устройства для очистки и нагрева жидкости, в котором эффективно используется внутренний объем устройства очистки и нагрева жидкости при одновременном сокращении времени получения подготовленной, а именно очищенной и нагретой жидкости.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигается тем, что устройство очистки и нагрева жидкости, включающее корпус со средством выхода нагретой жидкости, внутренний объем которого разделен на две полости - полость для исходной жидкости и полость для очищенной жидкости, крышку, средство нагрева, блок управления, блок фильтрации, размещенный в ручке и включающий канал для подачи очищенной жидкости в полость для очищенной жидкости и фильтрующий элемент, и расположенный таким образом, что не имеет контакта с поверхностями нагрева, и выполнено с возможностью одновременного уменьшения объема полости исходной жидкости и увеличения объема очищенной жидкости в полости для очищенной жидкости при перемещении исходной жидкости из полости для исходной жидкости в полость для очищенной жидкости в процессе фильтрации, при этом полость для исходной жидкости имеет, по меньшей мере, одну гибкую эластичную стенку, где гибкая стенка выполнена в виде гибкой эластичной перегородки и является одновременно основанием полости для исходной жидкости и верхней стенкой полости для очищенной жидкости, или гибкая эластичная стенка выполнена в виде гибкой эластичной перегородки и является одновременно боковой стенкой полости для исходной жидкости и боковой стенкой полости для очищенной жидкости, или гибкая эластичная стенка выполнена в виде камеры переменного объема, внутренние стенки которой формируют полость для исходной жидкости, а внешние стенки камеры и внутренние стенки корпуса формируют полость для очищенной жидкости, при этом в блоке фильтрации выполнено средство перекачивания жидкости, которое может быть установлено либо перед фильтрующем модулем, либо после фильтрующего модуля, а в полости для исходной жидкости расположена трубка для перемещения исходной жидкости из полости для исходной жидкости в полость для очищенной жидкости в блок фильтрации и, соединенная с полостью для исходной жидкости и с блоком фильтрации, при этом эластичная камера полости для исходной жидкости защищена от перегрева, тем, что выполнена из термостойкого материала, а средство нагрева дополнительно снабжено элементом изоляции, предотвращающим перегрев полости для исходной жидкости.
На фигуре 1 представлена конструкция устройства очистки и нагрева жидкости.
Устройство очистки и нагрева жидкости включает корпус (1), выполненный со средством выхода (10) нагретой очищенной жидкости, внутренний объем которого разделен на две полости - полость (2) для исходной жидкости и полость (4) для очищенной жидкости, ручку (9) и крышку (11), основание (15), средство нагрева (16), блок управления (на чертеже не представлен), блок фильтрации (5) (фигура 1).
Полость (2) для исходной жидкости выполнена с, по меньшей мере, одной гибкой эластичной стенкой (3). Указанная стенка (3) может быть выполнена в виде гибкой эластичной перегородки и одновременно являться основанием полости (2) для исходной жидкости и верхней стенкой полости (4) для очищенной жидкости (не представлено). При этом полость (2) для исходной жидкости расположена сверху полости (4) для очищенной жидкости, а боковые стенки обеих полостей сформированы боковыми стенками корпуса (1), основание полости (4) для очищенной жидкости сформировано нижней внутренней стенкой корпуса (1). Либо указанная стенка (3) может быть выполнена в виде гибкой эластичной перегородки, и одновременно являться общей боковой стенкой полости (2) для исходной жидкости и полости (4) для очищенной жидкости. В этом случае две другие боковые стенки двух полостей сформированы внутренними боковыми стенками корпуса (1). Нижние стенки обеих полостей сформированы внутренней нижней стенкой корпуса (1) (на фигуре не представлено). Либо указанная стенка (3) также может быть выполнена в виде гибкой эластичной камеры, внутренние стенки которой формируют полость (2) для исходной жидкости, а внешние стенки камеры и внутренние стенки корпуса (1) формируют полость (4) для очищенной жидкости (фигура 1). Гибкая эластичная стенка (3), а следовательно и камера, способна растягиваться и занимать, в зависимости от заполнения полости (2) исходной жидкости исходной жидкостью, от 10 до 99% внутреннего объема корпуса (1) устройства очистки и нагрева жидкости. Гибкая эластичная стенка (3) может быть выполнена из термостойких материалов, безопасных при контакте с питьевой водой, например силикона, толщиной от 0,01 до 3 мм, либо из полиолефинов, например поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена или полиэстера.
В полости (2) для исходной жидкости расположена трубка (12) для исходной жидкости (фигура 1). Если гибкая эластичная стенка (3) полости (2) для исходной жидкости является или основанием полости (2) для исходной жидкости, или боковой стенкой полости (2) для исходной жидкости, трубка (12) является гибкой трубкой, выполненной, например, из силикона. Трубка (12) может быть выполнена заедино с камерой (3) или быть отдельной деталью. В трубке (12) может быть выполнен датчик температуры, выполненный, например, в виде термопары, (не представлен).
Блок фильтрации (5) содержит средство перекачивания жидкости (6), фильтрующий элемент (7) и канал (8) для очищенной жидкости. Средство перекачивания жидкости (6) может быть выполнено в виде, например, насоса всасывающего типа, в случае, если средство перекачивания жидкости (6) установлено после фильтрующего элемента (7) (не представлено) или в виде насоса всасывающе-нагнетательного типа, если средство перекачивания жидкости (6) установлено перед фильтрующим элементом (7) (фигура 1). Вход средства перекачивания жидкости (6) подключен через жесткий штуцер (13) к трубке (12) (фигура 1). Выход средства перекачивания жидкости подключен через канал (14) для подачи исходной жидкости ко входу в фильтрующий элемент (7) (фигура 1). Выход очищенной жидкости фильтрующего элемента (7) подключен к каналу (8) очищенной жидкости, выход которого соединен с полостью (4) для очищенной жидкости (фигура 1). Блок фильтрации (5) может быть расположен, например, как в ручке (9) устройства очистки и нагрева жидкости (фигура 1), так и у боковой стенки корпуса (1) смежной с ручкой (9) (на чертеже не представлено). В обоих случаях блок фильтрации (5) удален от поверхностей нагрева.
Фильтрующий элемент (7) представляет собой корпус с размещенными в нем фильтрующим материалами, например активированным углем, ионно-обменной смолой, волокнистыми фильтрующими материалами. Также фильтрующий элемент (7) может быть выполнен в виде обратно-осмотической мембраны. В последнем случае сброс дренажа осуществляется в полость (2) с исходной жидкостью. Благодаря тому что блок фильтрации (5) удален от поверхности нагрева, фильтрующий элемент (7) не подвергается воздействию повышенных температур. Также фильтрующий элемент (7) может быть выполнен в виде половолоконного модуля. В этом случае фильтрующий элемент (7) может быть подвержен воздействию повышенных температур, что позволит пропускать через него и нагретую исходную жидкость.
Средство нагрева (16), расположено в основании (15) устройства (фигура 1). Средство нагрева (16) содержит нагревательный элемент, выполненный в виде диска или спирали.
В основании (15) расположен элемент изоляции (17) (фигура 1).
Элемент изоляции (17) может быть расположен на верхней поверхности основания (15) и выполнен в виде, например, решетки или выступов, предотвращающих контакт полости (2) для исходной жидкости с поверхностью нагрева. Материалом, из которого выполнен элемент изоляции (17), может быть, например, силикон.
В крышке (11) выполнен уплотнительный элемент (18) для предотвращения нежелательного попадания исходной жидкости из полости (2) для исходной жидкости в полость (4) для очищенной жидкости (фигура 1).
Блок управления (не представлен) может быть, расположен, например, в ручке (9) устройства очистки и нагрева жидкости. В ручке (9) также может быть расположена кнопка (19) включения устройства.
Дополнительно устройство очистки и нагрева жидкости может быть снабжено панелью индикации, расположенной, например, в ручке (9) (не представлено) и контрольно-измерительными элементами для автоматического контроля и управления режимами работы устройства. В качестве контрольно-измерительных элементов для автоматического контроля и управления режимами работы устройства могут быть использованы, например, датчик уровня (не представлен), расположенный в полости (4) для очищенной жидкости, датчик вакуума (не представлен), расположенный перед входом в средство перекачивания жидкости (6), и датчик температуры (не представлен), расположенный в полости (4) для очищенной жидкости. Еще один датчик температуры, выполненный в виде термопары расположен в трубке (12) (не представлен). Все указанные элементы подключены к блоку управления.
Устройство очистки и нагрева жидкости оснащено средствами защиты исходной жидкости, находящейся в полости (2) от перегрева.
Средствами защиты могут быть, например, элемент изоляции (17), датчик температуры (не представлен), расположенный в трубке (12), или гибкая эластичная стенка (3) может быть выполненная из термостойких материалов.
В рамках отличительных признаков описанное выше устройство очистки и нагрева жидкости работает следующим образом. В открытую крышку (11) в полость (2) для исходной жидкости наливают исходную жидкость. Кнопкой включения (19) одновременно включаются функции фильтрации и нагрева жидкости, однако процесс нагрева жидкости может начаться через некоторое время после начала процесса фильтрации, либо сразу же после завершения процесса фильтрации. В момент включения процесса фильтрации включается средство перекачивания жидкости (6), и исходная жидкость по трубке (12) через жесткий штуцер (13) проходит через средство перекачивания жидкости (6) в фильтрующий элемент (7). Далее очищенная жидкость, выходящая из фильтрующего элемента (7), через канал для очищенной жидкости (8) поступает в полость (4) для очищенной жидкости. Во время процесса фильтрации жидкость постепенно проходит из полости (2) для исходной жидкости в полость (4) для очищенной жидкости, при этом за счет того, что полость (2) исходной жидкости выполнена, по меньшей мере, с одной гибкой эластичной стенкой, по мере вытекания из нее жидкости объем полости (2) для исходной жидкости уменьшается. В это же время объем жидкости в полости (4) для очищенной жидкости увеличивается. Таким образом, в отличие от прототипа, в заявляемом устройстве отсутствует пустующая полость, что говорит об эффективном использовании внутреннего пространства устройства нагрева и очистки жидкости. Также конструкция заявляемого устройства выполнена таким образом, что, в отличие от прототипа, в устройстве отсутствуют «мертвые зоны», в которых застаивается жидкость. Кроме этого, в заявляемом устройстве сокращается временной интервал от момента начала фильтрации исходной жидкости до момента завершения процесса нагрева очищенной жидкости за счет установленного в блоке фильтрации (5) средства перекачивания жидкости (6), которое увеличивает скорость прохождения жидкости через фильтрующий элемент (7), что сокращает время фильтрации. Заявляемое устройство может работать в двух режимах - первый: процесс нагрева жидкости начинается после завершения процесса фильтрации, второй процесс нагрева начинается до момента завершения процесса фильтрации. Во время работы заявляемого устройства по второму режиму часть исходной жидкости, находящаяся на момент нагрева в полости (2) для исходной жидкости, также нагревается. В случае возможного перегрева этой части исходной жидкости срабатывает датчик температуры, расположенный в трубке (12). При этом устройство нагрева и очистки жидкости отключается. На панели индикации заявляемого устройства отображается, когда температура той части исходной жидкости, которая осталась в полости (2), снизится и устройство может быть включено снова для завершения процесса очистки и нагрева жидкости.
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.