Увлажнитель воздуха преимущественно для занятий спортом

Полезная модель относится к электротехнике для создания искусственного микроклимата и кондиционирования воздуха, а именно к увлажнителям воздуха для таких помещений, как жилые площади, офисы, помещения для занятия спортом, и может быть использована для расширения физических, интеллектуальных и адаптационных возможностей организма в процессе занятия активными спортивными упражнениями.
Для занятий активными видами спорта к уровню влажности предъявляются специфические требования. Согласно нормативу СП 31-112-2004 в помещениях для физкультурно-оздоровительных занятий расчетная температура воздуха в холодный период года принимается 18°С при относительной влажности 30-60%. При этом норматив не регламентирует рекомендуемую относительную влажность для различных видов спорта в зависимости от степени физических нагрузок. Однако при интенсивных физических нагрузках происходит усиленное потоотделение. Воздух, уровень относительной влажности которого составляет 30%, является хорошим абсорбентом, усваивающим влагу, испаряющуюся с кожи человека, тем самым нормализуя теплообмен в человеческом организме. Воздух, уровень относительной влажности которого составляет 60%, плохо усваивает влагу и не способствует испарению выделяемого пота, тем самым нарушая теплообмен, провоцируя перегрев тела и ухудшая самочувствие спортсмена. Для установки требуемой температуры в помещении, где планируется заниматься спортом в домашних условиях, требуется предварительное проветривание. Влажность в холодное время года падает до критически низких показателей 15-20% и без дополнительного увлажнения не поднимается до нормальных показателей.
Самыми известными увлажнителями являются генераторы горячего пара, конструкция которых предполагает размещение внутри корпуса емкости с водой, находящейся в тепловом контакте с нагревательным элементом, испаряющим воду в емкости и направляющим пар через распылитель наружу корпуса в обрабатываемую комнату.
В настоящее время наблюдается тенденция расширения функциональных возможностей увлажнителей воздуха путем придания им дополнительных возможностей.
Например, известен увлажнитель воздуха с функцией ароматерапии, содержащий корпус, бак для воды, ультразвуковой преобразователь для генерации потока паров воды во внутреннем сосуде, отверстие в корпусе и диффузор с выходом паровой фазы, установленный на отверстие, содержит пористый вкладыш, пропитанный отдушкой, расположенный в диффузоре таким образом, чтобы пары воды поднимались вдоль вставки перед выпускным отверстием (патент CN 1862128, 2006).
Указанный прибор выполняет одновременно функции увлажнителя и прибора ароматерапии, однако имеет ряд недостатков, в числе которых нагрев комнаты при увлажнении, повышенный шум в процессе функционирования. Кроме того, известный увлажнитель не предусматривает возможность регулирования влажности помещения, т.е. не обеспечивает возможность создания требуемого режима влажности для занятия спортом.
Известен также увлажнитель воздуха, который содержит внутри корпуса резервуар для воды, ультразвуковой преобразователь, создающий вибрацию в воде резервуара и генерирующий поток пара во внутренней камере, сообщающейся с отверстием в корпусе, а также диффузионную насадку, установленную на упомянутом отверстии и содержащую отверстие выхода пара, упомянутая насадка содержит внутреннюю деталь удлиненной формы, выполненную из пористого материала, который может быть пропитан летучим ароматическим веществом, с возможностью прохождения парового потока вдоль ее стенок, который затем попадает в упомянутое выходное отверстие (патент RU 2395755, 2007).
Известное устройство обеспечивает надежность и эффективность работы увлажнителя, а также расширяет его функциональные возможности за счет создания возможности ароматизации воздуха, улучшая дыхательный комфорт в процессе занятия спортом. Вместе с тем, известная конструкция не обеспечивает эффективного его применения для целей занятия спортом, поскольку не предусматривает возможность регулирования влажности в помещении.
Известно устройство для дыхания атмосферным воздухом находящегося в помещении человека, которое содержит маску, соединенную через отверстие для дыхания с дыхательной системой человека, канал подачи атмосферного воздуха в помещение и канал выпуска использованного воздуха из помещения, сообщенные с маской. Устройство снабжено, по меньшей мере, одним вентилятором с регулятором скорости вращения, установленным в канале подачи атмосферного воздуха и/или канале выпуска использованного воздуха. Маска выполнена с полостью, соединенной с отверстием для дыхания. Канал подачи атмосферного воздуха и канал выпуска использованного воздуха сообщены с маской при помощи полости (патент RU № 2433356, 2011).
Известное устройство может быть использовано одновременно для кондиционирования воздуха и в качестве тренажера дыхания. Вместе с тем, применение известного устройства ограничено тем, что при его использовании необходимо надевать маску. Это не позволяют совмещать известное устройство с занятиями спортом.
Известны также увлажнители, которые обладают системой, предотвращающей разбрызгивание жидкости. Например, известен увлажнитель воздуха, содержащий воздуховод, вентилятор, поддоны, заполненные водой, примыкающие к воздуховоду и сообщенные с ним при помощи щелей, поддоны расположены друг над другом и выполнены с отверстиями в бортиках, имеющими местное понижение, и образующие с дном вышестоящего поддона щели для входа и выхода воздуха, при этом бортики одного отверстия образуют воздуховод, а бортики другого отверстия образуют канал для слива воды, воздуховод закрыт снизу крышкой, имеющей отверстие с бортиками, а стенки поддонов выполнены ступенчатыми и образуют корпус увлажнителя, щели для выхода воздуха снабжены брызгозащитными заслонками, вентилятор расположен над воздуховодом, увлажнитель снабжен емкостью для воды (патент RU № 60683, 2007).
Известен также ультразвуковой увлажнитель, состоящий из емкости с рабочей жидкостью, дополнительных емкостей, датчиков уровня жидкости, клапанов, блока питания, микроконтроллера, блока управления, генератора электрических колебаний, ультразвукового излучателя, системы предотвращения разбрызгивания, блока сигнализации, жидкостно-кристаллического дисплея и вывода в кувеза, система предотвращения разбрызгивания содержит блок для предотвращения потери жидкости (уловитель капель) (патент UA 85905, 2013).
Известные увлажнители также имеют ограниченные функциональные возможности, т.к. отсутствует возможность регулирования влажности в помещении для создания условий, необходимых для занятия спортом.
Известна гипербарическая камера, которая при условии подачи в нее смеси с пониженным содержанием кислорода может быть использована в качестве гипоксикатора, включающая корпус с патрубками, вентили, таймер, усилитель, увлажнитель, датчик расхода и датчик давления, причем все перечисленные элементы выполнены механическими и единственным источником энергии является давление газа, который подается от смесителя (патент US N 4296743, 1981).
Известное устройство обеспечивает регулируемые функции увлажнения, но имеет недостатки, связанные с использованием баллонных источников газовой смеси: неавтономность, высокие масса и габариты, высокие эксплуатационные расходы. Известное устройство не позволяют использовать его для широкого круга потребителей для занятия спортом, в частности, в жилых помещениях из-за повышенных размеров, сложной конструкции и высоких затрат на обслуживание в процессе эксплуатации.
Известно устройство для управления уровнями характеристик искусственного микроклимата в помещении, содержащее интерфейс, связанный с блоком управления микроклиматом, включающим, во-первых, контроллер с памятью, в которой хранятся программные команды для управления работой блока управления микроклиматом путем генерирования управляющих сигналов, таймер, связанный с контроллером, для синхронизации событий, относящихся к управлению искусственным микроклиматом и включающих генерирование управляющих сигналов и прием сигналов, представляющих собой уровни характеристик в помещении, устройство ввода, связанное с контроллером, для ввода по меньшей мере одной из заданных контрольных точек, датчик характеристики искусственного микроклимата, связанный с контроллером, для выдачи в любое заданное время сигнала, представляющего собой уровень характеристики в помещении, датчик наличия людей, связанный с контроллером, для посылки управляющего сигнала на контроллер, в памяти контроллера также хранятся данные о зависимости дрейфа и управления, о заданной контрольной точке, представляющей собой заданный уровень характеристики, о заданных максимальном и минимальном диапазонах вблизи контрольной точки и о заданном максимальном времени восстановления, а по управляющему сигналу от датчика наличия людей при отсутствии в помещении людей осуществляется дрейф уровня характеристики в направлении к уровню характеристики окружающей среды в соседней с помещением области, а при наличии в помещении людей осуществляется смещение уровня характеристики в помещении в направлении от уровня указанной характеристики окружающей среды, при этом в программные команды заложено разрешение дрейфа только в пределах максимального диапазона, когда в помещении нет людей, а затем в случае появления людей - активизация управляемого смещения уровня характеристики в помещении в сторону заданного уровня характеристики в пределах минимального диапазона вблизи контрольной точки, причем максимальный диапазон ограничен так, чтобы для блока управления микроклиматом величина времени управления, необходимого для смещения уровня характеристики микроклимата в помещении от максимального диапазона до заданного уровня, не превышала заданное максимальное время восстановления (патент RU 2141081, 1999).
Известное управляемое устройство относится к сложной системе кондиционирования воздуха, включающее блок нагрева, блок воздушного кондиционирования, вентиляционный блок, увлажнитель и осушитель, дегазафикационный блок, обеспечивает возможность управления уровнем влажности и температурой в помещении, т.е. пригоден для использования для занятий спортом. Вместе с тем, известное устройство обладает значительными габаритными размерами, малодоступно для значительной части потребителей, т.к. требуют значительных затрат на установку и обслуживание в процессе эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому является испарительный увлажнитель, содержащий размещенный в корпусе резервуар для воды, блок для поглощения воды из упомянутого резервуара для воды; блок вентилятора, расположенный в корпусе вентилятора и выполненный так, чтобы заставлять воздушный поток перемещаться через упомянутый блок поглощения воды, который содержит тампон, тампонодержатель для закрепления упомянутого тампона и поплавок, расположенный в упомянутом тампонодержателе для связывания с уровнем воды в упомянутом резервуаре для воды, блок вентилятора содержит электродвигатель и привод для приведения в действие упомянутого электродвигателя, упомянутый корпус вентилятора содержит блок верхней крышки, в котором образовано по меньшей мере одно кольцеобразное выпускное отверстие для воздуха на внешнем участке рядом с периферией упомянутого блока верхней крышки; причем упомянутый увлажнитель дополнительно содержит блок пользовательского интерфейса, установленный на упомянутом блоке верхней крышки и окруженный упомянутым кольцеобразным выпускным отверстием для воздуха, содержит датчик влажности для измерения влажности наружного воздуха за пределами упомянутого увлажнителя расположен на наружном корпусе испарительного увлажнителя таким образом, что он отделен и не является препятствием для только что увлажненного выходящего воздуха, дополнительно содержит блок программного управления дополнительно приспособлен для автоматического приведения в действие блока вентилятора, когда измеренная влажность наружного воздуха ниже, чем заданная влажность (заявка WO 2014/001952, 2014).
Известный увлажнитель может эксплуатироваться в жилых помещениях, в том числе для целей создания комфортных условий для занятий спортивными упражнениями. Вместе с тем, известный увлажнитель требует значительных затрат на его установку, подключения к системе водоснабжения и канализации посредством гидравлических соединений и на последующую эксплуатацию, т.е. имеет ограниченные возможности изменения местоположения, что ограничивает его использование.
Как видно из представленного описания уровня техники, известно значительное количество различных видов увлажнителей воздуха, однако среди них нет устройств, которые бы при фиксированной температуре воздуха принудительно поддерживали более низкий уровень влажности относительно нормального с учетом нормативов для спортзалов.
Техническая проблема – расширение арсенала автономных компактных управляемых увлажнителей воздуха, пригодных для создания требуемой влажности в помещениях различного типа для занятий активными видами спортивных упражнений.
Технический результат – расширение арсенала автономных компактных управляемых увлажнителей воздуха для создания здоровых условий для занятий активными видами спорта предпочтительно в холодное время года путем задания в помещении режима относительной влажности, требуемой нормативом СП 31-112-2004.
Поставленная задача решается тем, что заявляется увлажнитель воздуха предпочтительно для занятий спортом, содержащий корпус с блоком питания, панель управления, размещенную на поверхности корпуса, резервуар для водной фазы, ультразвуковой преобразователь, создающий вибрацию водной фазы в резервуаре и генерирующий поток пара в камере парообразования, находящейся во внутренней полости корпуса, корпус снабжен отверстием для забора воздуха и вентилятором, обеспечивающим принудительное движение входящего воздуха и истечение обогащенного паром воздуха через распылитель, блок управления, установленный в корпусе и содержащий печатную плату с радиоэлементами, микроконтроллер, кварцевый резонатор, гигростат и информационный дисплей, которые электрически соединены друг с другом и с блоком питания, элементы контроля входящего воздуха, размещенные в непосредственной близости от отверстия для забора воздуха и выполненные с возможностью передачи сигналов в блок управления, на панели управления размещены элементы управления, которые электрически соединены с блоком управления, микроконтроллер выполнен программируемым, а информационный дисплей выполнен с возможностью отображения на панели управления режимов работы.
Формула полезной модели представлена без выделения ограничительной части для лучшего понимания сущности заявленного технического решения.
Для измерения температуры и влажности входящего воздуха заявляемое устройство содержит элементы контроля входящего воздуха, выполненные в виде термометра и гигрометра. Указанные элементы контроля размещены в нижней части корпуса в непосредственной близости от отверстия для забора воздуха. Элементы контроля входящего воздуха выполнены с возможностью передачи данных в блок управления на микроконтроллер, гигростат и информационный дисплей.
Микроконтроллер, размещенный в блоке управления, программируется с созданием пользовательского интерфейса, который отображается на информационном дисплее в виде текущих режимов работы. Информационный дисплей имеет сегментированные знакоместа, где отображаются таймер, индикация интенсивности испарения пара, температура воздуха в помещении и иная информация пользовательского интерфейса. Режим работы заявляемого увлажнителя задается посредством элементов управления, размещенных на панели управления. Реализация заданного режима работы осуществляется с помощью программного кода, записанного в микроконтроллер, последний принимает и передает управляющие сигналы, которые синхронизируются посредством кварцевого резонатора, размещенного в блоке управления.
Электрическое соединение представлено схемой питания, реализованной электропроводящими проводами, электрическими контактами, токопроводящими дорожками на печатной плате и иными известными элементами электрических схем.
В поддоне и на дне корпуса могут быть дополнительно размещен источник света, выполненный в виде светодиодов. Предпочтительно используют цветные светодиоды. Наиболее предпочтительными являются светодиоды синего цвета. Источник света обеспечивает индикацию режимов работы заявляемого увлажнителя.
В качестве водной фазы в резервуаре содержится вода или вода с ароматизирующими добавками или вода с иными добавками, обеспечивающими приятный запах или тонизирующий эффект или иной дополнительный эффект.
Сравнение заявляемого устройства с известным позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».
Заявляемое устройство может быть изготовлено с применением известных конструктивных элементов, собранных известными способами. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими рисунками.
На Фиг. 1 схематично показано заявляемое устройство.
На Фиг. 2 изображена панель управления заявляемым устройством.
Увлажнитель воздуха предпочтительно для занятий спортом представляет собой прибор, основанный на принципе принудительного испарения (Фиг.1) и содержит размещенные в корпусе 1 резервуар 2 для водной фазы, в качестве которой залита вода, ультразвуковой преобразователь 3, создающий вибрацию в водной фазе, находящейся в резервуаре 2 и генерирующий поток пара во внутренней камере парообразования 4, сообщающейся с распылителем 5, установленным на выходе из корпуса 1, вентилятор 6, установленный в нижней части корпуса, поддон 7. Во фронтальной части корпуса 1 размещен блок управления 8, содержащий печатную плату 9 с программируемым микроконтроллером 10, радиоэлементами 11, кварцевым резонатором 18, гигростатом 19 и информационным дисплеем 12. Электрическое соединение обеспечивается проводами 15 от блока питания 16. На лицевой стороне корпуса размещена панель управления 13 с окнами для информационного дисплея 12 и элементами управления 14, выполненными в виде кнопок. В поддоне 7 и на дне корпуса 1 расположены синие светодиоды 17. В нижней части корпуса 1 в отверстии для забора воздуха расположены термометр 20 и гигрометр 21.
Заявляемое устройство в обычном режиме работает следующим образом. Вода из резервуара 2 для водной фазы поступает в поддон 7, где ультразвуковой преобразователь 3 посредством высокочастотных колебаний ультразвуковой мембраны разбивает воду на мельчайшие частицы, образуя пар. Вентилятор 6 нагнетает воздух из помещения через отверстие для забора воздуха во внутреннюю камеру парообразования 4. Воздух, обогащенный водяным паром, через распылитель 5 выдувается увлажненным обратно в помещение.
Термометр 20, в качестве которого используют полупроводниковый элемент (термистор), в зависимости от температуры воздуха изменяет электрическое сопротивление, на основании показаний которого микроконтроллер 10 определяет температуру воздуха в помещении. На основании данных, передаваемых термометром 20 на микроконтроллер 10, последний определяет температуру воздуха в помещении, по заданной программе вычисляет уровень оптимальной влажности воздуха и отправляет команду на гигростат 19.
Гигрометр 21 за счет изменения электрической емкости в зависимости от изменения относительной влажности в помещении изменяет свою емкость, на основании этой емкости микроконтроллер 10 определяет текущую относительную влажность в помещении и передает эти данные в гигростат 19. Гигростат 19 на основе полученных данных о температуре воздуха и относительной влажности в помещении и полученных данных о необходимой оптимальной относительной влажности регулирует интенсивность работы ультразвукового преобразователя 3, либо прекращает ее.
Кварцевый резонатор 18 представляет собой элемент интегральной схемы прибора, задающий тактовую частоту работы микроконтроллера. При подаче напряжения на электроды кварцевый резонатор за счет пьезоэлектрического эффекта создает электрический сигнал с заданной тактовой частотой, который является несущей для микроконтроллера (несущая тактовая частота). Микроконтроллер 10 на основе несущей тактовой частоты кварцевого резонатора 18 имеет возможность определять реальное время и на этом эффекте заданный режим продолжается 60 минут. После запуска данного режима микроконтроллер 10 начинает отсчет времени и выводит на информационный дисплей 12 количество минут, оставшихся до конца работы режима для занятий активными видами спорта (обратный отсчет времени).
Перед началом занятий активными видами спорта помещение должно быть подготовлено соответствующим образом: его необходимо освободить от лишних предметов и проветрить в течение 15 минут. В зимнее время года после этой процедуры температура воздуха и относительная влажность в помещении понизятся до минимальных величин.
В качестве примера приводим пример задания настроек (Фиг.2) заявляемого увлажнителя воздуха.
Для начала работы увлажнителя в режиме для занятий активными видами спорта необходимо включить устройство и задать этот режим посредством нажатия на панели управления 13 на соответствующий элемент управления 14, выполненный в виде набора кнопок (Фиг.2). Нажатием на кнопку 22 устройство включается, а нажатием на кнопку 23, включает заданный режим для занятий активными видами спорта. На информационном дисплее 12 в соответствующем знакоместе 24 отображается индикация заданного режима работы «спорт». Индикация интенсивности испарения отображается на информационном дисплее 12 в знакоместе 25. Указанная индикация загорается, если в помещении необходимо поднять относительную влажность до заданного значения. Индикация знакомест осуществляется автоматически включением светодиодов 17, которые обеспечивают освещение синим светом. Светодиоды 17 индицируют режим работы для занятий активными видами спорта и горят до момента окончания работы в заданном режиме. Длительность заданного режима работы отображается в таймере 26 информационного дисплея 12, а температура отображается в знакоместах температуры 27 информационного дисплея 12.
Микроконтроллер 10 программируется исходя из следующих условий:
- если температура воздуха >20 градусов Цельсия, уровень относительной влажности 30%;
- если температура воздуха <=20 градусам Цельсия, уровень относительной влажности 40%.
Выйти из режима для занятий активными видами спорта можно в любой момент времени с помощью нажатия на кнопку 23, являющуюся частью элементов управления 14, которая прекращает работу увлажнителя в режиме занятий активными видами спорта.
Производительность данного увлажнителя является достаточной для установки и поддержания необходимого уровня относительной влажности в помещениях объемом до 125 кубических метров.
Заявляемое устройство обеспечивает возможность использовать автономный и компактный увлажнитель воздуха в автоматическом режиме для занятий активными видами спорта в помещениях различного типа, предпочтительно в холодное время года. Использование заявляемого устройства обеспечивает требуемый регулируемый режим влажности для нормального потоотделения и испарения пота в процессе активных занятий физическими упражнениями, предотвращая, тем самым, возможные негативные последствия, связанные с нарушением теплообмена в человеческом организме. Это позволяет организовать занятия активными спортивными упражнениями в помещениях объемом до 125 кубических метров, обеспечив выполнение норматива по температуре и относительной влажности, предусмотренного СП 31-112-2004. Если тренировка регламентирована по времени, то заявляемое устройство дополнительно позволяет следить за временем посредством таймера обратного отчета, отображающегося на информационном дисплее. Таймер дополнительно индицируется световым сигналом, что повышает удобство использования заявляемого устройства.