ДИСПЕНСЕР ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ СО ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМОЙ УФ-СТЕРИЛИЗАЦИИ

Область техники
Полезная модель относится к диспенсерам питьевой воды, в частности к диспенсерам, снабженным устройствами ультрафиолетовой (УФ) стерилизации воды.
Уровень техники
Диспенсер питьевой воды или кулер представляет собой устройство для выдачи потребителю охлажденной питьевой воды. Вода из внешнего источника, например, бутыли или водопровода поступает в емкость для холодной воды, там охлаждается до заданной температуры, обычно 4-10 градусов, и из емкости для холодной воды через кран или клапан выдается потребителю.
При этом в воде, поступающей в диспенсер из источника, могут содержаться болезнетворные микроорганизмы, наличие которых в воде, выдаваемой потребителю, нежелательно. Другим источником болезнетворных микроорганизмов может быть поступающий в диспенсер из помещения воздух. При этом попадание в воду даже небольшого количества болезнетворных организмов может привести к развитию неблагоприятной микробиологической среды в емкости для холодной воды.
Известно использование УФ-излучения, например, от расположенных в холодном танке УФ-светодиодов, для стерилизации воды в холодном танке или для подавления развития микробиологической среды в холодном танке. Например, US 2016/0278424 A1, US 6483119 B1 или WO 2017/221719.
Однако стерилизация воды в емкости для холодной воды с помощью УФ-излучения светодиодов возможна только при невысокой концентрации микроорганизмов. При попадании в емкость большого количества микроорганизмов, или при выключении УФ-излучения в течение длительного времени количество микроорганизмов может возрасти настолько, что мощности излучения от УФ-светодиодов не будет хватать для стерилизации всего объема воды, находящейся в емкости.
В US 5441179 и US 6139726 предлагается использовать в качестве источника УФ-излучения лампу. Однако размещение в холодном танке лампы существенно усложняет конструкцию холодного танка, так как требуется не только защитить лампу от возможного повреждения, но и исключить возможность попадания в воду вредных для человека веществ при повреждении лампы.
К тому же при высокой мощности излучения лампа придает  воде "горелый" привкус.
Другим общим недостатком устройств с источником УФ-излучения в емкости для холодной воды, будь то лампа или светодиоды, является то, что при заборе воды из емкости для холодной воды одновременно происходит и пополнение емкости от источника. При этом поступающая от источника не стерилизованная вода активно перемешивается с водой находящейся в емкости, и часть не стерилизованной воды от источника может попасть потребителю.
К тому же, такой способ стерилизации воды в емкости для холодной получается неэффективным, так как приходится постоянно обрабатывать большое количество воды. При добавлении в емкость для холодной воды даже небольшого количества не стерилизованной воды, приходится обрабатывать всю содержащуюся в емкости воду.
Таким образом, есть потребность в улучшении эффективности стерилизации воды в диспенсере, в особенности в холодном танке, и уменьшение или устранение недостатков известных устройств.
Раскрытие сущности полезной модели
Указанные проблемы, по меньшей мере, частично, решаются в диспенсере питьевой воды с системой УФ-стерилизации, содержащем корпус и установленные в корпусе: устройство для подключения к  источнику воды; кран для выдачи охлажденной воды потребителю; емкость для холодной воды, снабженную охладительным устройством, и имеющую заполняемую водой нижнюю часть и верхнюю часть, в которой при заполнении емкости водой образуется воздушная полость, при этом емкость для холодной воды имеет вход для поступающей от источника воды, соединенный с устройством для подключения к  источнику воды; внутри емкости для холодной воды установлен, по меньшей мере, один источник УФ-излучения; емкость для холодной воды имеет выход для охлажденной воды, соединенный с краном для выдачи охлажденной воды потребителю. При этом диспенсер дополнительно содержит проточный стерилизатор с внутренним источником УФ-излучения, имеющий вход и выход; емкость для холодной воды дополнительно снабжена выходом для неохлажденной воды и входом для стерилизованной воды; вход проточного стерилизатор соединен с выходом для неохлажденной воды, а выход проточного стерилизатора соединен с входом для стерилизованной воды. При этом внутри емкости для холодной воды установлена воронка, имеющая широкую верхнюю часть и узкую нижнюю часть, при этом воронка установлена под входом для поступающей от источника воды, таким образом, что верхний край воронки находится выше уровня воды в емкости, для изолирования воды в нижней части емкости от попадания в нее не стерилизованной воды от источника, а узкая нижняя часть воронки соединена с выходом для неохлажденной воды.
Технический результат - улучшение эффективности стерилизации воды в диспенсере.
Предпочтительно диспенсер адаптирован для использования в качестве источника воды перевернутой бутылки сверху устройства и его устройство для подключения к внешнему источнику воды содержит: бутылкоприемник для установки перевернутой бутылки, и водозаборный палец, водный канал которого образует вход для поступающей от источника воды.
Диспенсер также может быть использован и с другими источниками, например, устройство для подключения к внешнему источнику воды может содержать средства для подключения к источнику воды типа "мешок в ящике" (bag in box) или средства для подключения к водопроводу.
В этом случае удобно снабдить диспенсер датчиком уровня воды, установленном в емкости для холодной воды, и подключенным к электронному устройству управления для поддержания заданного уровня воды.
Предпочтительно диспенсер содержит кран для выдачи неохлажденной воды потребителю, подключенный к выходу проточного стерилизатора, и обратный клапан, установленный между проточным стерилизатором и входом для стерилизованной воды для предотвращения попадания воды из емкости для холодной воды в режиме выдачи неохлажденной воды. В такой конфигурации общий проточный стерилизатор используется как для стерилизации воды, поступающей в емкость для холодной воды, так и для стерилизации выдаваемой потребителю неохлажденной воды.
Желательно находящиеся в емкости для холодной воды источники УФ-излучения размещать в верхней части емкости для холодной воды. Размещение источников УФ-излучения выше уровня воды, в воздушной полости емкости для холодной воды, во-первых, упрощает конструкцию источников УФ-излучения, а, во-вторых, позволяет обрабатывать УФ-излучением и подаваемый в бутылку воздух, что защищает воду в бутылке от попадания болезнетворных организмов из атмосферы.
Предпочтительно по меньшей мере один источники УФ-излучения в емкости для холодной воды  расположен таким образом, чтобы часть его излучения попадала в воронку, тем самым, препятствуя развитию микроорганизмов и внутри воронки.
Удобно располагать проточный стерилизатор таким образом, чтобы часть УФ-излучения от проточного стерилизатора попадала в нижнюю часть воронки. При этом желательно нижняя часть воронки сделать в виде вертикальной трубки, а ее внутренние стенки выполнить из отражающего УФ-излучение материала. При таком расположении стерилизация воды будет, по меньшей мере частично, осуществляться в воронке.
Предпочтительно проточный стерилизатор, по меньшей мере, частично расположен в емкости для холодной воды. Размещение проточного стерилизатора частично в емкости для холодной воды, т.е. в нижней части находящейся в емкости для холодной воды воронки, позволяет уменьшить общую высоту диспенсера.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображен общий вид диспенсера с перевернутой бутылкой.
На Фиг. 2 изображен общий вид диспенсера, подключаемого к водопроводу.
На Фиг. 3 схематически показано внутреннее устройство предлагаемого диспенсера.
На Фиг. 4 схематически показан другой вариант внутреннего устройства диспенсера.
На Фиг. 5 схематически показан еще один вариант внутреннего устройства диспенсера.
На Фиг. 6 схематически показан вариант внутреннего устройства диспенсера подключаемого к водопроводу.
Подробное описание примеров реализации
В первом примере реализации предлагается бутылочный диспенсер питьевой воды. Общий вид такого диспенсера показан на Фиг. 1, а его внутреннее устройство схематически показано на Фиг. 3. В качестве источника воды в этом диспенсере используется перевернутая бутылка 12. Диспенсер состоит из корпуса 10, в верхней части которого установлен бутылкоприемник 11, в который устанавливается перевернутая горловиной вниз бутылка 12 с питьевой водой. В нижней части бутылкоприемника 11 установлен водозаборный палец 31, через который вода из бутылки 12 поступает в емкость для холодной воды 14.
Емкость для холодной воды 14 снабжена охлаждающим устройством 15. Для выдачи холодной воды потребителю емкость для холодной воды 14 имеет выход 19, который через электромагнитный клапан 34 соединен с краном 13.
Емкость для холодной воды 14 имеет заполняемую водой нижнюю часть 16 и верхнюю часть 17, в которой образуется воздушная полость. Верхняя часть 17 через воздушный вход 35 и воздушный фильтр 36 соединяется с атмосферой.
Водозаборный палец 31 имеет два раздельных канала, канал для воды 32, по которому вода из бутылки поступает в емкость для холодной воды 14, и канал для воздуха 33, по которому в бутылку 12 поступает воздух из верхней части 17 емкости для воды 14.
Вода из канала для воды 32 водозаборного пальца 31 поступает в емкость 14 через вход 18. Под входом 18 для поступающей в емкость 14 воды установлена воронка 25. Воронка 25 повернута широкой частью 26 к верху, и установлена таким образом, чтобы вся поступающая из бутылки 12 не стерилизованная вода попадала в воронку 25 и не попадала в находящуюся в емкости 14 стерилизованную воду. Нижняя узкая часть 27 воронки 25 подключена к выходу для неохлажденной воды 23, который соединен со входом 21 проточного стерилизатора 20. Выход 22 проточного стерилизатора 20 соединяется со входом 24 для стерилизованной воды.
В качестве проточного стерилизатора может быть использован любой подходящий по мощности проточный стерилизатор. Предпочтительно использование проточного стерилизатора, в котором стерилизация протекающей воды осуществляется с помощью полупроводниковых источников ультрафиолетового излучения.
Воронка 25 установлена в емкости для холодной воды 14 таким образом, чтобы ее верхний край 28 всегда был выше уровня воды 29. При этом выход 18 канала для воды 32 и вход 35 канала для воздуха водозаборного пальца 31 находятся внутри верхней широкой части 26 воронки 25. Таким образом, вся вода из бутылки 12 проходит через воронку 25, что исключает попадание не стерилизованной воды из бутылки в находящуюся в емкости 14 стерилизованную воду.
В емкости для холодной воды 14 в верхней ее части 17 расположены несколько источников УФ-излучения 30. Источники УФ-излучения 30 находятся выше уровня воды 29 и выше верхнего края 28 воронки 25, таким образом, чтобы часть их излучения попадала внутрь воронки 25, тем самым препятствуя развитию микроорганизмов и внутри воронки 25. Источники УФ 30 расположены с разных сторон воронки 25, чтобы воронка не затеняла внутреннее пространство емкости 14 содержащаяся в емкости 14 вода, и вся внутренняя поверхность емкости 14 была освещена излучением источников 30.
При работе диспенсера поступающая в диспенсер через водозаборный палец 31 не стерилизованная вода из бутылки попадает в воронку 25, откуда через выход 23 поступает к проточному стерилизатору 20, и прошедшая через проточный стерилизатор 20 стерилизованная вода через вход 24 поступает в емкость для холодной воды 14. В емкости для холодной воды 14 стерилизованная вода охлаждается до установленной температуры, обычно 4-10 градусов Цельсия.
Охлажденная вода через выход 19, клапан 34 и кран 13 выдается потребителю. При выдаче воды потребителю из крана 13, такое же количество воды поступает в емкость для воды 14 из бутылки 12. Поддержание уровня воды 29 в емкости 14 регулируется через канал для воздуха 33 водозаборного пальца 31. Так как воронка 25 и емкость 14 образуют сообщающиеся сосуды, то вода в воронке 25 находится на таком же уровне 29, как и в емкости 14. Как только уровень воды 29 в емкости 14 и соответственно в воронке 25 опускается ниже входа 35 канала для воздуха 33, вода из бутылки 12 начинает вытекать в воронку 25, и через проточный стерилизатор 20 поступает в нижнюю часть 16 емкости для холодной воды, уровень воды в емкости 14 повышается, соответственно повышается уровень воды в воронке 25, а когда вода перекрывает вход 35 канала для воздуха 33 водозаборного пальца 31, то поступление воды из бутылки 12 прекращается.
Таким образом, при работе диспенсера, вся поступающая в емкость для холодной воды 14 вода из бутылки 12 стерилизуется, протекая через проточный стерилизатор 20. При этом находящаяся в емкости 14 стерилизованная вода поддерживается в стерильном состоянии с помощью УФ-излучения от источников 30, расположенных в емкости 14.
На Фиг. 4 изображен еще один вариант реализации диспенсера. Диспенсер на Фиг. 4 отличается от диспенсера на Фиг. 3 тем, что он дополнительно содержит кран 40 для выдачи потребителю неохлажденной стерилизованной воды. Кран 40 для выдачи неохлажденной воды через электромагнитный клапан 41 подключен к выходу 22 проточного стерилизатора 20. При этом перед входом 24 для стерилизованной воды в емкость 14 установлен обратный клапан 42, который пропускает поступающую от проточного стерилизатора 20 воду в емкость для холодной воды 14, но препятствует вытеканию стерилизованной воды из емкости 14 в тракт для неохлажденной воды в режиме выдачи неохлажденной стерилизованной воды через кран 40.
При работе диспенсера, для выдачи неохлажденной воды потребителю, открывается клапан 41 и вода из воронки 25 через выход 23 и проточный стерилизатор 20 поступает к крану 40. При вытекании воды из воронки 25, уровень воды 43 в воронке 25 падает, тем самым открывая вход 35 воздушного канала 32 водозаборного пальца 31, и вытекающая из бутылки 12 вода через воронку 25 и проточный стерилизатор поступает к крану 40. После закрытия клапана 41 уровень воды в воронке 25 восстанавливается до исходного значения, соответствующего уроню воды 29 в емкости для холодной воды 14.
Таким образом, выдаваемая потребителю неохлажденная вода также стерилизуется. Причем выдача потребителю неохлажденной воды не влияет на работу емкости для холодной воды. Также такая конструкция удобна тем, что добавление в диспенсер возможности выдачи потребителю неохлажденной воды не требует переделки конструкции диспенсера.
При выдаче потребителю охлажденной воды данный диспенсер работает аналогично ранее описанному диспенсеру на Фиг. 3.
На Фиг. 5 изображена другая реализация диспенсера. Диспенсер на Фиг. 5 отличается от диспенсера на Фиг. 3 конструкцией проточного стерилизатора. В данной реализации, проточный стерилизатор содержит источник УФ-излучения 50, который расположен внутри камеры 51 соединенной с выходом 23 емкости для холодной воды 14. Источник УФ-излучения 50 расположен таким образом, чтобы его излучение попадало в нижнюю часть 53 воронки 52. При этом нижняя часть 53 воронки 52 выполнена в виде вертикальной трубки. Протекающая через воронку 52 вода стерилизуется под воздействием ультрафиолетового излучения от источника 50 во время протекания через нижнюю часть 52 и через камеру51. Предпочтительно использование узконаправленного источника УФ-излучения 50 так, чтобы часть его излучения попадала и снизу на водозаборный палец 31для его стерилизации.
В остальном данный диспенсер не отличается от ранее описанного диспенсера изображенного на Фиг. 3.
На Фиг. 6 изображен еще один вариант диспенсера. Общий вид такого диспенсера показан на Фиг. 2. Это диспенсер, подключаемый к внешнему источнику воды. Таким внешним источником может быть, например, упаковка для воды типа "мешок в ящике" (bag in box), расположенная сверху устройства или отдельно стоящая емкость для воды или городской водопровод.
Такой диспенсер отличается от ранее описанного диспенсера изображенного на Фиг. 3, тем, что вода от внешнего источника 61 поступает в емкость для холодной воды 62 через трубопровод 63, под нижним концом которого 66 расположена воронка 25. При этом регулировка уровня воды в емкости 62 осуществляется с помощью электронного управляющего устройства (не показано), которое открывает и закрывает установленный в трубопроводе 63 электромагнитный клапан 64 в зависимости от сигнала, поступающего с датчика уровня воды 65, установленного в емкости для холодной воды 62.
В остальном данный диспенсер не отличается от ранее описанного диспенсера, изображенного на Фиг. 3.
Также такая конструкция удобна тем, что диспенсер, работающий от внешнего источника, не сильно отличается от диспенсера, использующего в качестве источника перевернутую бутылку, что позволяет использовать общие детали для обоих типов диспенсеров воды, не сильно усложняет конструкцию диспенсера.
Список обозначений
10 корпус
11 устройство для подключения к источнику воды
12 источник воды (бутылка)
13 кран для выдачи охлажденной воды
14 емкость для холодной воды
15 охладительное устройство
16 нижняя часть емкости для холодной воды
17 верхняя часть емкости для холодной воды
18 вход для поступающей от источника воды
19 выход для охлажденной воды
20 проточный стерилизатор
21 вход проточного стерилизатора
22 выход проточного стерилизатора
23 выход для неохлажденной воды
24 вход для стерилизованной воды
25 воронка
26 широкая верхняя часть воронки
27 узкая нижняя часть воронки
28 верхний край воронки
29 уровень воды в емкости для холодной воды
30 источник УФ-излучения (в емкости для холодной воды)
31 водозаборный палец
32 канал для воды
33 канал для воздуха
34 электромагнитный клапан
35 вход канала для воздуха водозаборного пальца
36 бутылкоприемник
40 кран для выдачи неохлажденной воды потребителю
41 электромагнитный клапан (кран для выдачи неохлажденной воды)
42 обратный клапан
43 уровень воды в воронке
50 источник УФ-излучения, который расположен внутри
51 камера
52 воронка
53 нижняя часть воронки
54 верхняя часть воронки
61 внешний источник
62 емкость для холодной воды (POU)
63 трубопровод
64 электромагнитный клапан
65 датчик уровня воды
66 нижний конец трубопровода