ВОДОПОТРЕБЛЯЮЩИЙ БЫТОВОЙ ПРИБОР С ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ, ПОДЛЕЖАЩЕЙ ОЧИСТКЕ, И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРА
WATER-USING HOUSEHOLD APPLIANCE WITH INTERNAL SURFACE TO BE CLEANED AND METHOD OF INSTRUMENT MAINTENANCE

Изобретение относится к водопотребляющему бытовому прибору с внутренней поверхностью и к способу его эксплуатации. В частности, изобретение относится к водопотребляющему бытовому прибору, имеющему рабочую камеру для помещения в нее подлежащих обработке предметов и по меньшей мере одну внутреннюю поверхность.
В водопотребляющих бытовых приборах, в частности, стиральных машинах, стирально-сушильных машинах, сушильных машинах, в частности, конденсационных сушильных машинах, или посудомоечных машинах в зоне компонентов с постоянно влажными поверхностями, часто образуется биопленка. При этом под «постоянно влажными поверхностями» понимают поверхности, которые при штатной работе бытового прибора вступают в контакт с водой или водосодержащими жидкостями. Биопленки образуются преимущественно в водопроводящих системах в пограничных зонах, например в зонах перехода к твердой фазе, и состоят из тонкого слоя слизи, в который погружены микроорганизмы. Микроорганизмы в целях защиты от внешних воздействий и улучшения условий своего обитания окружают себя внеклеточными полимерными веществами (ВПВ). ВПВ в сочетании с водой образуют гидрогели, в результате чего возникает подобная слизи матрикс, в котором растворены питательные вещества и прочие субстанции.
В результате на поверхностях часто образуется темный налет, сопровождающийся неприятным запахом. Биопленки, образующиеся, например, в промывающемся лотке и в камерах для мойки бытовых приборов, могут ухудшать гигиеническое и эстетическое состояние и/или вызывать неприятный запах. Кроме того, может быть ухудшено гигиеническое состояние накапливаемой воды, которая хранится в некоторых бытовых приборах для повторного использования на последующих этапах процесса, если показатель общей бактериальной загрязненности воды, непосредственно связанный с толщиной биопленки, будет слишком большим. Наконец, метаболизм микроорганизмов в биопленке может иметь следствием не только запах, но и изменение окраски и коррозию.
Поэтому необходимо в максимально возможной степени исключить формирование биопленок на поверхностях водопотребляющих бытовых приборов. В частности, необходимо бороться с уже существующими биопленками и, по возможности, устранять их. Для этого на уровне техники поверхностям бытовых приборов придают биоцидные свойства, в частности, это относится к промывающемуся лотку стиральной машины. Однако поверхности, имеющие биоцидные свойства, не способны постоянно препятствовать образованию биопленки, так как они уничтожают только те микроорганизмы, которые находятся в прямом контакте с биоцидной поверхностью. Другие микроорганизмы, оседающие на отмерших микроорганизмах, зачастую могут выживать и размножаться.
С другой стороны, биоцидные химические вещества, воздействующие на биопленки снаружи, как правило, уничтожают только верхние слои микроорганизмов. Более глубокие слои часто остаются не затронутыми, так как они защищены ВПВ. Кроме того, использование химических средств требует высокой концентрации действующего вещества и длительной выдержки. Наконец, биоциды и химические вещества, а также продукты их реакций часто оказываются вредными для окружающей среды и/или опасными для здоровья и могут вызывать, например, аллергию. Еще одна проблема заключается в том, что повторное использование биоцидов может привести к развитию резистентности микроорганизмов, что дополнительно усложняет борьбу с ними.
Известные процессы термического подавления жизнедеятельности не устраняют саму биопленку, вследствие чего на отмерших микроорганизмах или оставшейся биопленке могут развиваться колонии новых микроорганизмов. При этом они часто находят идеальную питательную среду, что зачастую способствует повторному развитию микроорганизмов.
Кроме того, известны биологические процессы предотвращения образования и/или устранения биопленки. В документе DE 3841596 А1 раскрыт способ уменьшения образования слизи и отложений в системах с циркуляцией воды. При этом в циркулирующую воду добавляют подвижные микроорганизмы, которые конкурируют за питательную среду с микроорганизмами, формирующими биопленку, и тем самым снижают образование биопленки.
В документе ЕР 1350575 В1 раскрыта поверхность с переключаемыми ультрагидрофобными свойствами и способ ее реализации. Поверхность представляет собой, в частности, шероховатую поверхность с переключаемой собственной смачиваемостью, причем в рамках переключения осуществляется обратимый переход к комбинированной поверхности в смысле теории Касси-Бакстера, содержащей подложку, покрытую тонким слоем с переключаемой смачиваемостью. Собственная смачиваемость переключается изменением температуры, pH-значения или электрических полей, или при контакте с избирательными растворителями. При этом тонкий слой, предпочтительно, состоит из по меньшей мере одного гидрофильного компонента и одного гидрофобного компонента, которые попеременно концентрируются на поверхности путем фазового разделения. Например, тонкий слой может быть выполнен в виде многокомпонентной полимерной щетки, а разделение фаз может быть реализовано для его компонентов путем контакта с избирательными растворителями.
Щеткоподобные полимеры на поверхностях с переключаемыми свойствами описаны Петрой Ульман (Petra Uhlmann) и др. в «Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen  Dresden» («Научный журнал Технического университета Дрездена»), том 56 (2007), №1-2, стр. 47-51.
Переключаемые полимерные поверхностно-активные вещества описаны в Fraunhofer IAP Jahresbericht 2003 (Годовой отчет Фраунгоферовского Института прикладных исследований полимеров за 2003 год) на стр. 66 и 67.
Переключаемые покрытия с биоцидными свойствами, противодействующие образованию биопленок и образованные функциональными блокполимерами и графтполимерами определенной архитектуры, описаны Евой Марией Берндт (Eva Maria Berndt) и др. в «Polymer Eur. Polym. J.» (Журнал европейских полимеров), 1 января 2009 г., стр. 1, см. в Интернете https://www.uni-due.de/imperia/md/content/absolventenehrung/2012/2012_berndt_poster.pdf.
Статья «От самоорганизующихся и переключаемых полимеров к интеллектуальным материалам» профессора Андре Лашевски (Dr. Andre Laschewsly) от 31.12.2002, имеющаяся в интернете по адресу http://www.chem.uni-potsdam.de/apc/pdf/heft-beitrag_mit_bildern.pdf, в разделе «Переключаемые полимеры», упоминает о ведущейся работе над комбинацией самоорганизующихся и переключаемых полимеров. При этом указывается на то, что разработка синтетических материалов представляет собой сложнейшую задачу, к решению которой еще только подступают ученые и которая, возможно, потребует совершенно новых подходов. В качестве примера приведен полимер поли-(трис-акриламид) с температурой перехода, например, 37°C.
В документе ЕР 1916325 А1 раскрыт способ удаления биопленки в бытовом приборе (в частности, стиральной машине), содержащий структуру, определяющую очистительную камеру, причем биопленка прилипает к структуре, причем способ содержит следующие этапы: нагрев камеры с целью отделения биопленки от структуры в отсутствие жидкости в камере; и смывание отсоединенной биопленки жидкостью из камеры. Свойства поверхности, на которой может образовываться и расти подлежащая устранению биопленка, не рассматриваются. Считается, что нагрев биопленки, возможно, во взаимодействии с пестицидом или иным химическим веществом, позволяет снизить адгезию биопленки и дезинфицировать поверхность. Для этого обычно выполняют нагрев до 60°C и выше, причем для дезинфекции особенно подходит температура 70°C.
Документ JP 2010-227834 А раскрывает стиральную машину, в которой сформирован функциональный слой, отличающийся минимальной адгезионной способностью. Поверхность, покрытую функциональным слоем, с целью развития гидрофильности вводят в контакт с водой, распределяющейся по поверхности с целью уменьшения адгезии пены моющего средства или подобных ей субстанций. Внутреннее пространство бака для воды сохнет быстро, в результате чего размножение микроорганизмов значительно затрудняется.
Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка водопотребляющего бытового прибора, отличающегося улучшенной профилактикой образования биопленок и улучшенной борьбой с ними. В частности, необходимо облегчить удаление биопленок. Кроме того, целью изобретения является разработка способа эксплуатации такого бытового прибора. В описании настоящего изобретения термин «биопленка» используют для биопленки как таковой, а также для более или менее крупных скоплений микроорганизмов на внутренней поверхности водопотребляющего бытового прибора, еще не сформировавших биопленку.
Цель изобретения достигнута благодаря водопотребляющему бытовому прибору и способу его эксплуатации с признаками, раскрываемыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в соответствующих зависимых пунктах формулы. Предпочтительные варианты способа соответствуют предпочтительным вариантам осуществления бытового прибора и наоборот, даже если на это не дано явных указаний.
Таким образом, изобретение относится к водопотребляющему бытовому прибору с рабочей камерой, предназначенной для помещения в нее подлежащих обработке предметов и, по меньшей мере, одной внутренней поверхностью, причем внутренняя поверхность содержит покрытие, в состав которого входит переключаемый полимер.
Термин «покрытие» следует понимать в широком смысле. Он относится, в том числе, к более или менее тонким покрытиям из других материалов, например металлов или других полимеров. Кроме того, например, компонент бытового прибора, содержащий такую внутреннюю поверхность, может содержать переключаемый полимер или состоять из него. Таким образом, «покрытие с переключаемым полимером» в широком смысле означает, что по меньшей мере одна внутренняя поверхность компонента имеет покрытие, в состав которого входит переключаемый полимер. При этом покрытие может также предусматривать наличие на внутренней поверхности полимерных цепей, расположенных более или менее близко к внутренней поверхности, в то время как по меньшей мере один конец таких полимерных цепей прикреплен к поверхности. При этом под прикреплением может пониматься химическое или физическое соединение.
Термин «переключаемый полимер» в данном случае означает, что полимер имеет, по меньшей мере, два различных состояния, причем эти состояния, по существу, отличаются различными внутренними или поверхностными структурами, между которыми можно осуществлять переключение в водопотребляющем бытовом приборе. То есть может быть выполнено переключение или операция переключения, при которой полимер переходит из первого состояния во второе состояние, в котором биопленка хуже прилипает к полимеру по сравнению с первым положением. Предпочтительно, эта операция переключения может быть обратимой, то есть, согласно изобретению, предпочтительно, применяют полимеры с обратимым переключением.
В предпочтительном варианте осуществления водопотребляющего бытового прибора структуру переключаемого полимера можно переключать путем изменения внешних химических и/или физических условий. При этом под физическими условиями понимают, в частности, температуру, значение pH, ионную силу и/или давление. Химические условия включают, в частности, осуществление одной из химических реакций, выбираемой из группы, включающей в себя реакции протонирования-депротонирования, реакции диссоциации, реакции перегруппировки и процесса окисления или восстановления.
В том случае, если процесс переключения инициируется изменением температуры, например нагревом переключаемого полимера, можно, например, промывать внутреннюю поверхность, содержащую переключаемый полимер, например промывающийся лоток, большим количеством теплой воды, например промывочной жидкости, или в достаточной мере нагревать нагревательные провода, погруженные в переключаемый полимер. Кроме того, можно комбинировать оба способа переключения переключаемого полимера при помощи изменения температуры. Нагрев теплой промывочной жидкостью, в частности водой или другой водосодержащей жидкостью, смешанной с моющим агентом, выгоден тем, что биопленка, сцепление которой с поверхностью ослабло после процесса переключения, может быть отделена и в итоге смыта под механическим воздействием текущей промывочной жидкости.
Предпочтительно, можно переключать поверхностную структуру переключаемых полимеров и тем самым свойство поверхности. Свойством может быть, например, гидрофильность внутренней поверхности, отличающаяся, по существу, более или менее большой смачиваемостью водосодержащей жидкостью и/или более или менее большой адгезией микроорганизмов и тем самым биопленок, или размером и/или шероховатостью внутренней поверхности.
Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения, в частности, внутренний слой покрытия, содержащего переключаемые полимеры, может быть выполнен таким образом, чтобы во время процесса переключения изменялась и структура внутреннего слоя. В этом варианте осуществления изобретения, в частности, можно ввести в состав покрытия вещества, отличающиеся биоцидной активностью и способные после процесса переключения быстро попадать на поверхность и, таким образом, на биопленку. Это могло бы стать примером контролируемого процесса высвобождения за счет использования переключаемых полимеров согласно изобретению.
Согласно изобретению покрытие может быть относительно тонким. Предпочтительно, покрытие имеет толщину не более 5 мкм, в особенно предпочтительном варианте - не более 2 мкм, и в наиболее предпочтительном варианте - не более 1 мкм.
Согласно изобретению водопотребляющий бытовой прибор не имеет особых ограничений. Изобретение относится ко всем водопотребляющим бытовым приборам, в которых в присутствии воды могут образовываться биопленки, и в которых желательно предотвращать образование биопленок, снижать образование биопленок и/или устранять биопленки, причем бытовой прибор, в частности, может содержать линию подачи воды. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения водопотребляющий бытовой прибор представляет собой посудомоечную машину, стиральную машину, стирально-сушильную машину или сушильную машину, в частности конденсационную сушильную машину. При этом конденсационная сушильная машина представляет собой сушильную машину, в которой влагу удаляют из теплого и влажного технологического воздуха, поступающего из сушильной камеры (рабочей камеры), содержащей влажное белье, методом конденсации. Конденсат временно сохраняют и/или отводят из сушильной машины, поэтому сушильная машина также может считаться водопотребляющим бытовым прибором.
Заявленный бытовой прибор содержит рабочую камеру, предназначенную для помещения в нее подлежащих обработке предметов, например белья или посуды. Поэтому рабочая камера часто представляет собой барабан. Термин «обработка» подразумевает, в частности, стирку или сушку обрабатываемых предметов.
В особенно предпочтительном варианте осуществления заявленный бытовой прибор представляет собой стиральную машину с баком для стирального раствора, барабаном, системой водоснабжения и системой отведения стирального раствора с откачивающим насосом, а также блоком управления.
Предпочтительно, применяют водопотребляющий бытовой прибор, содержащий накопительный бак для воды, используемой в бытовом приборе. В таком бытовом приборе использованную водосодержащую жидкость сохраняют или накапливают для повторного использования и, тем самым, используют вторично. В стиральной машине или стирально-сушильной машине для этой цели подойдет, например, относительно чистая вода с последнего цикла полоскания. Подобный накопитель воды может получать воду из различных источников и, в зависимости от единственного или предпочтительного источника воды, может представлять собой, например, резервуар для сбора конденсата, резервуар для мягкой или жесткой воды и/или резервуар для промывочной воды. В посудомоечной, стиральной или стирально-сушильной машине накопитель для хранения воды представляет собой, предпочтительно, накопитель для промывочной воды. В накопителе для промывочной воды обычно временно сохраняют использованную промывочную воду, предназначенную для повторного использования, например, в последующем моечном цикле. В сушильной или стирально-сушильной машине резервуар для воды представляет собой, предпочтительно, резервуар для сбора конденсата, накапливающегося при осушении влажного воздуха, например, поддон для конденсата, расположенный под теплообменником. Кроме того, накопитель для воды также может представлять собой резервуар для мягкой или жесткой воды, например, если стиральная машина оснащена устройством деминерализации.
В упомянутых выше накопителях для воды высока вероятность развития биопленок, вследствие чего исполнение внутренней поверхности с покрытием из переключаемого полимера будет очень выгодным. В частности, это позволит соблюдать гигиенические требования при хранении промывочной воды для повторного использования на последующих этапах процесса.
В следующем предпочтительном варианте осуществления водопотребляющий бытовой прибор содержит управляющее устройство, выполненное с возможностью осуществления процесса переключения, например, автоматически или по команде пользователя.
Согласно изобретению, к внутренней поверхности в водопотребляющем бытовом приборе нет особых требований, и она может представлять собой любую внутреннюю поверхность, находящуюся внутри такого бытового прибора, в частности, поверхность из пластика, металла, резины и т.д.
Предпочтительно, поверхность представляет собой постоянно влажную внутреннюю поверхность. При этом под «постоянно влажной внутренней поверхностью» понимают, в частности, находящуюся внутри бытового прибора поверхность, которая в штатном режиме эксплуатации бытового прибора вступает в контакт с водой или водосодержащей жидкостью.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения постоянно влажная внутренняя поверхность представляет собой промывающийся лоток, внутреннюю стенку бака для стирального раствора, накопитель для воды, водопроводящий канал, поверхность теплообменника и/или поддон для конденсата. При этом под внутренней стенкой бака для стирального раствора понимают, предпочтительно, заднюю область опоры барабана, наиболее склонную к образованию биопленок.
Процесс переключения в смысле изобретения может иметь различную длительность, причем в длительность процесса переключения в смысле настоящего описания входит не только длительность собственно процесса переключения между двумя состояниями переключаемого полимера, но и, по существу, время поддержания второго состояния.
Переключаемые полимеры, используемые в соответствии с изобретением, не имеют никаких ограничений, за исключением необходимости реализовать в водопотребляющем бытовом приборе операцию переключения, приводящую к ухудшению сцепления биопленки с поверхностью. При этом химический состав переключаемого полимера зависит, в частности, от типа инициализации процесса переключения, то есть, в частности, от вида изменения внешних физических или химических условий.
Таким образом, в качестве переключаемых полимеров можно использовать, например, полимеры с внутренней проводимостью, например незамещенные или замещенные политиофены, полипирролы и/или ароматические соединения поливинилов. Кроме того, особенно хорошо подходят поверхностно-активные полимеры, металлические коллоиды, частично ацилированный поли-трис-акриламид, поли-(стирол сульфонат)-блок-поли-(акриламид) или так называемые «полимерные щетки».
Так, переключаемый полимер может представлять собой, например, полимерную щетку, состоящую из по меньшей мере двух значительно различающихся полимеров, один конец цепочки которых привязан к материалу компонента бытового прибора. В зависимости от внешних условий эти различающиеся полимеры могут поочередно концентрироваться на поверхности, в результате чего свойства поверхности определяются в каждом конкретном случае одним или другим полимером. Между этими состояниями может осуществляться переключение. Способ получения таких полимеров описан, например, в публикации С. Минко (Minko, S.) (hrsg.): Responsive Polymer Materials (Чувствительные полимерные материалы). Ames: Blackwell Publ., 2006.
В предпочтительном варианте осуществления покрытие состоит, таким образом, из полимерных цепей, по меньшей мере, двух различных полимеров, привитых к поверхности, или содержит такие полимерные цепи. По существу, они несовместимы, в результате чего происходит расслоение или пространственное разделение этих полимерных цепей.
В качестве альтернативы или дополнения на одной поверхности могут находиться различные полимеры, причем полимерные цепи, по существу, не выступают над поверхностью.
Настоящее изобретение относится также к способу эксплуатации водопотребляющего бытового прибора с линией подачи воды и рабочей камерой, предназначенной для помещения в нее подлежащих обработке предметов, а также с по меньшей мере одной внутренней поверхностью, причем внутренняя поверхность содержит покрытие, в состав которого входит переключаемый полимер, причем способ содержит этап (а) изменения физических и/или химических внешних условий, в результате чего состояние или структура полимера переходит из первого состояния во второе состояние или от первой структуре ко второй структуре, отличающейся ухудшенной адгезией биопленки к полимеру по сравнению с первой структурой.
Предпочтительно, в заявленном способе переключение между первой и второй структурой и обратно осуществляют достаточно часто и/или достаточно долго для того, чтобы свойства поверхности переключаемого полимера вследствие изменения внешних физических и/или химических условий изменились в степени, достаточной для разрыва связи с биопленкой.
Кроме того, предпочтителен вариант, в котором изменение физических и/или химических условий заключается в изменении температуры или значения pH.
Заявленный способ можно осуществлять в различные моменты времени, например, в качестве процедуры, не входящей в состав процесса обработки в водопотребляющем бытовом приборе. В предпочтительном варианте осуществления способа процесс переключения выполняют в то время, когда в водопотребляющем бытовом приборе выполняется программа обработки предметов, подлежащих обработке и помещенных в рабочую камеру.
Так, например, внутренняя стенка бака для стирального раствора в области подшипниковой опоры, наиболее склонной к образованию биопленки, нагревается при движении барабана. В частности, нагрев сильно выражен при центрифугировании. Таким образом, в частности, переключение переключаемого полимера может быть инициировано во время этапа центрифугирования. На следующем этапе полоскания биопленка, сцепление которой с поверхностью ослабело, может быть отсоединена и удалена вместе с промывочной жидкостью.
Таким образом, например, в стиральной машине, взятой в качестве примера заявленного водопотребляющего бытового прибора, появляется возможность реализовать описываемый изобретением способ как программу очистки, как в рамках цикла стирки, в частности, в ходе входящих в него этапов центрифугирования, так и в рамках отдельной программы очистки. При этом отдельную программу очистки осуществляют, в частности, после завершения программы стирки, то есть, когда белье, находящееся в рабочей камере, будет извлечено.
В предпочтительном варианте осуществления заявленного способа барабан стиральной машины при, предпочтительно, повышенном уровне воды вращается с высокой частотой. Это позволяет эффективно удалять биопленку, присутствующую, в частности, в задней части бака для стирального раствора.
В вариантах осуществления изобретения, в которых бытовой прибор представляет собой сушильную или стирально-сушильную машину с теплообменником для влажного и теплого технологического воздуха, биопленка нарастает, в частности, на теплообменнике. С другой стороны, во время процесса сушки температура теплообменника может подниматься в степени, достаточной для инициирования процесса переключения и, следовательно, ухудшения сцепления биопленки. Даже если температура снова снижается при прохождении хладагента через теплообменник и тем самым вследствие процесса переключения восстанавливается исходное состояние, адгезия биопленки может быть ухудшена настолько, чтобы ее можно было смыть конденсатом, впоследствии оседающим на теплообменнике.
Следующий способ инициирования процесса переключения заключается в изменении значения pH, например, от нейтрального до щелочного. В переключаемом полимере это может происходить, например, под действием щелочного раствора, например стирального раствора. Этот процесс переключения также может быть осуществлен во время выполнения программы стирки, например, если в программе стирки используют, например, щелочное моющее средство. При этом, по существу, время воздействия щелочного раствора регулируется таймером или датчиком таким образом, чтобы щелочь могла пройти через образовавшуюся биопленку и достичь переключаемого покрытия. Биопленка, образующаяся во время простоя стиральной машины, взятой в качестве примера заявленного водопотребляющего бытового прибора, будет удалена при осуществлении следующей программы стирки.
Наконец, переключение переключаемого полимера может быть также осуществлено путем изменения ионной силы раствора или водосодержащей жидкости, состоящей в контакте с переключаемым полимером. Ионную силу раствора можно увеличить, например, путем добавления солей.
Таким образом, изменение ионной силы, особенно предпочтительно, может выполняться в таких водопотребляющих бытовых приборах, в которых можно легко получить раствор высокой ионной силы. В частности, это - посудомоечные машины, в которых используют регенерирующий раствор устройства умягчения воды, а также стиральные машины и стирально-сушильные машины с устройством деминерализации используемой воды. В таких стиральных и стирально-сушильных машинах обычно имеется не только деминерализованная вода, но и, как правило, раствор с высокой концентрацией соли.
В этом случае, по существу, также целесообразно задать минимальное время контакта с раствором, используемым для переключения, чтобы можно было гарантировать достаточную степень уменьшения адгезии биопленки. В таком варианте осуществления в управляющем устройстве бытового прибора может быть записана взаимосвязь между минимальным временем контакта и размером и типом биопленки, то есть минимальное время контакта можно регулировать в зависимости от обнаруженной биопленки.
В зависимости от характера внутренней поверхности или способа инициирования процесса переключения может оказаться желательным изменять внешние химические и/или физические условия таким образом, чтобы водосодержащая жидкость, по существу раствор, после вступления в контакт с внутренней поверхностью, по существу, более не перемещалась («статический контакт»). В альтернативном варианте можно реализовать динамический контакт путем непрерывного или периодического пропускания раствора по переключаемой внутренней поверхности.
Кроме того, процесс переключения может быть обусловлен химической реакцией, происходящей на внутренней поверхности. В зависимости от окислительного или восстановительного потенциала переключаемого полимера можно осуществлять, например, процесс окисления или восстановления (в дальнейшем именуемый «окислительно-восстановительной реакцией»). В этом случае изменение структуры переключаемого полимера, вызванное процессом переключения, заключается в различии окисленной/восстановленной и нейтральной формы, в частности в различии свойств, приводящих к уменьшению адгезии биопленки. Такая окислительно-восстановительная реакция может быть реализована, например, путем введения в контакт с очищаемой поверхностью окислителя, например, озона, газообразного или растворенного в воде, или гипохлорита. Таким образом, биопленку можно отделить, с одной стороны, путем химического воздействия на биопленку как таковую, а с другой стороны, путем инициирования переключения переключаемого полимера при помощи окислителя.
Окислительно-восстановительная реакция может быть, в частности, предпочтительной также в том случае, если поверхность содержит полимеры, обладающие электрической проводимостью. Подходящие электропроводящие полимеры получают, например, из замещенных или незамещенных политиофенов, полипирролов, полифениленов и ароматических соединений поливинилов. При этом электрическим или химическим путем можно изменять состояние окисления полимера, причем разные степени окисления различаются, по существу, своей структурой и электропроводностью. Как правило, электропроводящие полимеры в окисленном состоянии содержат максимально сопряженную систему химических связей.
Для осуществления подобной окислительно-восстановительной реакции с электропроводящими полимерами можно использовать, например, один из вышеупомянутых химических окислителей, например, озон или гипохлорит. В качестве альтернативы или дополнения, электропроводящие полимеры могут быть также подключены к источнику питания, то есть их структурные и электрические свойства можно целенаправленно изменять путем изменения приложенного электрического напряжения. Таким образом, можно отделять биопленку, непосредственно или опосредованно, опционально, с помощью других полимеров, прилегающую к электропроводящему полимеру.
Если электрическая проводимость поверхности обусловлена материалом, структура которого не изменяется при приложении электрического напряжения, например, металлом или графитом, то биопленку можно окислять путем приложения достаточно высокого окислительного потенциала. Кроме того, приложение достаточно высокого окислительного потенциала позволяет получать химические соединения, которые впоследствии, возможно, будут присутствовать в качестве слоя и вызывать переключение полимера, переключаемого окислительно-восстановительными реакциями.
Заявленный способ можно запускать различными способами, в частности, автоматически или по команде пользователя водопотребляющего бытового прибора. При этом автоматическое осуществление способа, описываемого изобретением, может управляться таймером или датчиком.
Поэтому в предпочтительном варианте осуществления заявленного способа предусмотренное изобретением переключение, за которым, предпочтительно следует дополнительное промывание промывочным агентом, происходит тогда, когда датчик указывает на наличие биопленки на внутренней поверхности.
Такой датчик может представлять собой, например, датчик запаха или оптический датчик. Например, заявленный способ может быть инициирован в том случае, когда сигнал датчика достигает или превышает определенное предварительно заданное значение запаха или оптическую характеристику, например рассеивание или поглощение. Датчик может также представлять собой датчик мутности или датчик определения индекса преломления, поверхностного натяжения или электрической емкости. Соответствующие датчики могут быть расположены, например, в тех областях водопотребляющего бытового прибора, которые наиболее подвержены образованию биопленки.
Предпочтительно, управляющее устройство водопотребляющего бытового прибора выполнено с возможностью обеспечения реализации заявленного способа таким образом, чтобы оно могло определять наличие или риск образования биопленки на основании полученных от датчика данных. Для этого управляющее устройство может, по существу, принимать от датчика сигналы, которые впоследствии сравниваются с данными, заложенными в память управляющего устройства, что позволяет определить наличие биопленки или опасность ее образования. Затем на основании полученных результатов инициируется предусмотренный изобретением процесс переключения переключаемого полимера.
В качестве альтернативы или дополнения заявленный способ или обеспечиваемая в нем обработка предпочтительно реализуются после достижения или превышения заданного времени работы бытового прибора.
Поэтому в следующем варианте осуществления заявленный способ инициируют по времени. В этом случае процесс переключения полимера происходит в момент времени, заданный программой. Инициирование процесса будет зависеть, в частности, от того, каким образом может быть осуществлено переключение полимера. Например, способ можно запускать путем повышения температуры при достижении определенного минимального значения температуры («температуры переключения») в каждом цикле стирки или полоскания, выполняемом с использованием водосодержащей жидкости достаточно высокой температуры. Если переключение инициируется изменением значения pH, то процесс переключения может быть запущен изменением значения pH на достаточно большую величину.
Кроме того, после длительного простоя или при частом использовании циклов стирки или полоскания этап обработки биопленки может автоматически выполняться через определенные промежутки времени.
В предпочтительном альтернативном варианте осуществления изобретения пользователь водопотребляющего бытового прибора вручную запускает заявленный способ. Так, например, описываемый изобретением способ можно выполнить перед плановым длительным простоем бытового прибора с целью устранения биопленок. В данном случае запущенный пользователем процесс переключения, предпочтительно, выполняют в сочетании с соответствующим процессом промывки, который в стиральной машине, предпочтительно, представляет собой, например, спуск жидкости через промывающийся лоток, спуск промывочной жидкости из специальной камеры или выпуск жидкости из резервуара для промывочной жидкости.
Кроме того, инициирование обеспеченной изобретением обработки пользователем можно комбинировать с соответствующими датчиками, например, путем информирования пользователя посредством оптических или акустических индикаторов о наличии или риске образования биопленки. Это может быть реализовано, как было указано в связи с управлением с помощью датчиков, посредством соответствующих датчиков и соответственным образом настроенной управляющей программы. Тем не менее в этом варианте осуществления описываемый изобретением способ не запускается автоматически, но предлагает пользователю подать команду на запуск способа, благодаря чему пользователь может запустить процесс, по желанию, вручную.
Когда управляющая программа на основании сигналов датчика определяет наличие или риск образования биопленки, она может, предпочтительно, довести эту информацию до сведения пользователя. Это реализуют, например, при помощи устройства индикации с оптическими и/или акустическими сигналами.
Заявленный способ может быть реализован в водопотребляющих бытовых приборах, в частности посудомоечных, стиральных, стирально-сушильных или сушильных машинах во время обычного выполнения программы, в частности, во время полоскания, стирки и/или сушки. В этом случае отдельный «процесс очистки» не нужен. Однако заявленный способ может быть также реализован в виде отдельной подпрограммы в рамках обычной программы полоскания, стирки и/или сушки или в виде полностью отдельной программы обработки.
В частности, предпочтительно, обработка или в случае уже образовавшейся биопленки этап устранения биопленки осуществляют перед и/или после длительного простоя бытового прибора. Во время длительных простоев, в частности, возможно образование биопленок, которое можно предотвращать и/или которые можно устранять заявленным способом. В особенно предпочтительном варианте заявленный способ реализуют перед длительным простоем бытового прибора, так как это позволяет предотвратить образование биопленки и возникновение неприятных запахов, коррозии и т.д.
Описываемый изобретением способ предусматривает отрыв и отведение (предпочтительно, утилизацию) отсоединенной биопленки от поверхности, предпочтительно, с помощью промывочной жидкости. При этом в качестве промывочной жидкости можно использовать воду как таковую или водосодержащую жидкость, в состав которой входят добавки. Эти добавки могут представлять собой, например, моющие средства или окислители.
Промывочную жидкость можно вводить в водопотребляющий бытовой прибор различными способами, по существу, в зависимости от типа бытового прибора и внутренней поверхности с налипшей биопленкой. Так, промывочная жидкость может поступать в стиральную машину таким же образом, то есть, в частности, по тем же трубопроводам, что и жидкость, используемая для обработки предметов.
В альтернативном варианте осуществления заявленного способа поверхность орошают промывочной жидкостью с помощью подходящего распыляющего устройства. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления изобретения водопотребляющий бытовой прибор содержит также распыляющее устройство для промывочной жидкости.
Наконец, заявленный бытовой прибор, предпочтительно, содержит резервуар для уже рассмотренной промывочной жидкости. В некоторых вариантах осуществления изобретения подача промывочной жидкости осуществляется по команде устройства управления бытового прибора.
Таким образом, микроорганизмы и, в частности, биопленки, адгезия которых была ухудшена путем переключения переключаемого полимера, отделяются и удаляются механическим способом. Подобные поверхности находятся, например, в области промывающегося лотка и бака для стирального раствора в стиральной или стирально-сушильной машине. Поскольку эти области наиболее склонны к образованию биопленки, особенно предпочтителен вариант, в котором снижение адгезии дополнено последующим этапом промывания, оказывающим механическое действие.
Кроме того, предпочтителен вариант, в котором процесс переключения, обусловленный изобретением, связан с другими химическими или механическими этапами очистки. При этом под механическим этапом очистки может пониматься обработка щеткой. Например, применение окислителя, в частности озона или гипохлорита, например гипохлорита натрия, даже если он не используется для процесса переключения, может ускорить удаление биопленки. Такой этап обработки можно осуществлять до переключения, одновременно с ним или после него. Предпочтительно, после переключения и химического или механического этапа очистки выполняют этап промывки промывочной жидкостью, чтобы удалить в большей или меньшей степени отделенную биопленку или микроорганизмы от внутренней поверхности и, предпочтительно, из водопотребляющего бытового прибора.
Бытовой прибор и способ согласно изобретению имеют ряд преимуществ. В частности, они позволяют предотвратить образование биопленки, снизить образование биопленки и/или устранить биопленку на поверхности водопотребляющего бытового прибора.
При применении изобретения адгезия биопленки, по существу, уменьшается, что позволяет легко удалить ее, например, путем промывания водой или другой промывочной жидкостью, а не только уничтожать ее, как это предусматривается обычными способами. Кроме того, можно бороться с биопленкой без образования вредных продуктов распада.
Заявленный способ позволяет обрабатывать те области бытового прибора согласно изобретению, которые не вступают в непосредственный контакт с промывочным раствором, но остаются влажными после осуществления предыдущих процессов. Таким образом, можно проводить очень тщательную «очистку».
Покрытие поверхностей, склонных к образованию биопленок, переключаемыми полимерами позволяет улучшить и облегчить удаление образовавшихся биопленок. Например, при покрытии амфифильными переключаемыми полимерами структура поверхности может быть переключена таким образом, чтобы осуществлялся переход от гидрофобной к гидрофильной поверхности и наоборот. В результате можно ухудшить адгезию биопленки, то есть биопленка в любом случае после переключения потеряет свои адгезионные свойства. В последствии более не удерживаемую биопленку можно смыть, например, промывочной жидкостью, например водой. После этого полимер можно переключить обратно. Это переключение, предпочтительно, можно осуществлять многократно (туда-сюда).
Ниже приведено описание изобретения со ссылкой на примерные варианты осуществления, показанные на фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 - это схематичное изображение важных для понимания изобретения компонентов первого варианта осуществления описываемого изобретением водопотребляющего бытового прибора, который в данном случае выполнен в виде стиральной машины.
Фиг. 2 - это вертикальный разрез водопотребляющего бытового прибора, который в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения выполнен в виде сушильной машины, в которой рекуперация тепла происходит при помощи теплообменника типа «воздух-воздух».
Стиральная машина 1, изображенная на фиг. 1, содержит бак 4 для стирального раствора, в котором барабан 3, выполняющий функции рабочей камеры для обработки белья 7, взятого как пример обрабатываемых предметов, установлен с возможностью вращения вокруг, по существу, горизонтально расположенной оси 35 вращения барабана 3 и может приводиться во вращение приводным двигателем 14. Длинная стрелка показывает направление вращения барабана 3. Перемещатели 36 белья и черпающие устройства 37 на внутренней поверхности обечайки барабана усиливают пропитывание стиральным раствором 6.
Стиральная машина 1 содержит линию подачи воды (также называемую системой подачи стирального раствора), в состав которой входит арматура для подключения к бытовой системе 8 водоснабжения, клапан 9 с электрическим управлением и подводящий трубопровод 10 к баку 4 для стирального раствора, проходящий через промывающийся лоток 11, из которого поступающая вода может транспортировать порции моющего средства в бак 4 для стирального раствора. В линию 10 подачи воды встроен сифон 21.
Промывающийся лоток 11 и накопитель 33 для оборотной воды, являющиеся внутренней поверхностью в смысле настоящего изобретения, содержат покрытие 17 с переключаемым полимером, который в данном случае может переключаться изменением температуры в рамках изменения внешних физических условий.
Первый вариант осуществления водопотребляющего бытового прибора согласно изобретению, показанный на фиг. 1, за счет наличия переключаемых полимеров позволяет осуществлять способ согласно изобретению. В результате более или менее длительного процесса переключения адгезия биопленки к внутренней поверхности уменьшается. Этот процесс может поддерживаться механически и/или химически путем использования промывочной жидкости, причем применение промывочной жидкости позволяет удалять отделенную биопленку.
Для этого, как показано на фиг. 1, резервуар 25 для промывочной жидкости соединен трубопроводом 16 подачи воды с клапаном 9 с электрическим управлением, который выполняет подключение к бытовой системе 8 водоснабжения. Таким образом, путем введения воды можно разбавлять или пополнять промывочную жидкость в резервуаре 25 для промывочной воды.
В стиральной машине 1, изображенной на фиг. 1, резервуар 25 для промывочной жидкости соединен первым трубопроводом 20 для подачи промывочной жидкости с промывающимся лотком 11. Кроме того, от резервуара 25 для промывочной жидкости ответвляется второй трубопровод 26 для подачи промывочной жидкости в бак 4 для стирального раствора и барабан 3, который позволяет вводить промывочную жидкость через манжету 24, лишь обозначенную на фиг.1 и находящуюся в загрузочном отверстии 23 барабана 3.
Наконец, стиральная машина 1, изображенная на фиг. 1, имеет дополнительные возможности использования промывочной жидкости. Для этого от резервуара 25 для промывочной жидкости ответвляется подающий трубопровод 18, ведущий к распыляющему устройству 31 и накопителю 33 для воды. В подающем трубопроводе 18 находится регулируемое запирающее устройство 28, позволяющее управлять подачей промывочной жидкости. Бытовой прибор согласно изобретению может быть оснащен и другими запирающими устройствами.
Через распыляющее устройство 31, расположенное на заднем выходе бака 4 для стирального раствора, промывочную жидкость можно распылять, например, в заднюю часть бака 4 для стирального раствора, противоположную загрузочному отверстию 23 и не показанную на чертеже подробно. Внутренняя стенка бака для стирального раствора и, в частности, его задняя часть, противоположная загрузочному отверстию 23, представляют собой постоянно влажные поверхности, наиболее склонные к образованию биопленки.
Наконец, в накопитель 33 для воды после процесса переключения можно подать промывочную жидкость, чтобы очистить накопитель 33 для воды от вредных микроорганизмов и, возможно, биопленки и, таким образом, увеличить срок хранения накопленной воды в гигиенических условиях. На фиг. 1 соединение накопителя 33 для воды с баком 4 для стирального раствора не показано в деталях в целях повышения наглядности.
Для акустической и/или оптической индикации выполнения процесса, описываемого изобретением, на стиральной машине в показанном здесь варианте находится устройство 29 отображения.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 1, датчик 5 находится в промывающемся лотке 11. Датчик 5 представляет собой, например, датчик запаха или оптический датчик, который способен обнаруживать скопления микроорганизмов или даже биопленку. Датчик 5 соединен с устройством 12 управления стиральной машины 1 и может автоматически инициировать осуществление описываемого изобретением способа при достижении или превышении предварительно заданного сигнала датчика.
Кроме того, в баке 4 для стирального раствора согласно данному варианту осуществления находится нагревательное устройство 13, насос 22 для откачивания водосодержащей жидкости из бака 4 для стирального раствора и датчик 15 для измерения концентрации моющего средства и/или вспомогательных моющих средств. Эти компоненты, а также клапан 9, приводной двигатель 14, регулируемое запирающее устройство 28 и датчик 5 соединены с управляющим устройством 12, которое может управлять стиральной машиной 1 в соответствии с алгоритмом, который может быть связан с программой управления по времени и/или с достижением известных измеренных значений параметров, в частности уровня стирального раствора, температуры стирального раствора, частоты вращения барабана, определения наличия микроорганизмов или биопленки, концентрации моющего средства и/или вспомогательных моющих средств и т.п. в стиральной машине 1.
На фиг. 2 изображен вертикальный разрез водопотребляющего бытового прибора, который в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения выполнен в виде сушильной машины 2, в которой рекуперация тепла осуществляется при помощи теплообменника 40 типа «воздух-воздух». Сушильная машина 2 содержит барабан 3, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и предназначенный для помещения в нем не показанного на чертеже, в частности, подлежащего сушке белья, причем внутри барабана закреплены перемещатели 36 для белья, предназначенные для перемещения белья во время вращения барабана. Технологический воздух направляется воздуходувным устройством 19 через нагревательное устройство 13 и барабан 3 в подающий воздуховод 38. В подающем воздуховоде 38 окружающий воздух всасывается воздуходувным устройством 19 из входа 39 воздуховода. Воздух, нагретый нагревательным устройством 13, подается в барабан 3 с задней стороны барабана 3, то есть со стороны, противоположной двери 42 сушильной машины, через перфорированное дно, вступает там в контакт с бельем, подлежащим сушке, и проходит через загрузочное отверстие барабана 3 к фильтру 43 для ворсинок, установленному внутри двери 42 сушильной машины, закрывающей загрузочное отверстие. После прохождения через барабан 3 поток технологического воздуха отклоняется в двери 42 сушильной машины вниз. Влажный и теплый технологический воздух поступает в выпускной канал 33, в котором находится теплообменник 40 типа «воздух-воздух», который охлаждает теплый и влажный технологический воздух (в данном случае отводимый воздух) и после конденсации содержащейся в нем влаги направляет воздух к выпускному отверстию 27. Отделенная влага собирается в поддон 41 для конденсата, откуда она может быть удалена, например, путем откачивания.
Для охлаждения в теплообменнике 40 типа «воздух-воздух» используют окружающий воздух, поступающий в сушильную машину 2 через подающий воздуховод 38. Этот поступающий воздух нагревается теплым и влажным технологическим воздухом, а затем перед подачей в барабан 3 дополнительно нагревательным устройством 13.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 2, поддон 41 для конденсата и теплообменник 40 типа «воздух-воздух» содержат в качестве внутренней поверхности в смысле изобретения покрытие 17, в состав которого входит переключаемый по изменению температуры полимер. Кроме того, предусмотрен резервуар 25 для промывочной жидкости, позволяющий отделить и удалить отсоединенную биопленку. По соображениям наглядности подача воды в резервуар 25 для промывочной жидкости подробно не показана. Резервуар 25 для промывочной жидкости соединен третьим трубопроводом 30 для подачи промывочной жидкости с теплообменником 40 типа «воздух-воздух» и, в конечном счете, с поддоном 41 для конденсата. Предусмотрен датчик 5 для биопленки, благодаря чему способ согласно изобретению может быть инициирован по результатам анализа сигнала датчика.
Барабан 3 в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, опирается на заднюю стенку посредством шарнирной опоры, а на переднюю стенку - посредством подшипникового щита 44, причем барабан 3 прилегает ободом к полосе 45 скольжения на подшипниковом щите 44 и тем самым удерживается на передней оконечности. Управление конденсационной сушильной машиной осуществляется с помощью устройства 12 управления, команды которому может подавать пользователь посредством панели 34 управления.
Для акустической и/или оптической индикации выполнения процесса, описываемого изобретением, на сушильной машине находится устройство 29 индикации.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
стиральная машина
2
сушильная машина
3
рабочая камера, барабан
4
бак для стирального раствора
5
датчик (а) биопленок, например датчик запаха, оптический датчик
6
стиральный раствор
7
белье
8
бытовая система водоснабжения
9
клапан с электрическим управлением
10
подводящий трубопровод к баку для стирального раствора
11
промывающийся лоток
12
управляющее устройство
13
нагревательное устройство
14
приводной двигатель
15
датчик для определения свойств водосодержащей жидкости
16
подводящий трубопровод для воды, ведущий к резервуару для промывочной жидкости
17
покрытие с переключаемым полимером
18
подводящий трубопровод для промывочной жидкости, например воды, ведущий к устройству распыления и накопителю для воды
19
воздуходувное устройство
20
первый подводящий трубопровод для промывочной жидкости, ведущий к промывающемуся лотку
21
сифон
22
насос
23
загрузочное отверстие
24
манжета
25
резервуар для промывочной жидкости
26
второй подводящий трубопровод для промывочной жидкости, ведущий к баку для стирального раствора/барабану для белья
27
выпуск технологического воздуха; выпуск отводимого воздуха
28
регулируемое запирающее устройство
29
устройство индикации
30
третий подводящий трубопровод для промывочной жидкости, ведущий к теплообменнику и поддону для конденсата
31
распыляющее устройство для промывочной жидкости
32
задний выход бака для стирального раствора
33
накопитель для воды (повторно используемой воды)
34
панель управления
35
ось вращения
36
перемещатель белья
37
черпающее устройство
38
приточный канал
39
вход воздуховода
40
теплообменник типа «воздух-воздух»
41
поддон для конденсата
42
дверь сушильной машины
43
фильтр для ворсинок
44
подшипниковый щит
45
полоса скольжения