Фильтр для чайника

Полезная модель относится к бытовой технике и касается конструкции фильтра, съемно устанавливаемого в чайник, преимущественно в электрочайник, предназначенный для нагрева воды для домашнего использования.
Такой электрический чайник состоит, как правило, в типовом исполнении, из корпуса, в который наливают воду, имеющего отверстие для выливания через него воды из корпуса, а также носик, являющийся продолжением отверстия снаружи корпуса с целью облегчения выливания воды. Корпус содержит также ручку для удобства обращения с чайником и основное отверстие в верхней части корпуса, предназначенное для наполнения чайника водой. Кроме того, чайник содержит крышку, выполненную с возможностью закрывания данного основного отверстия в корпусе, и базу электрического питания, на которую устанавливается корпус, при этом корпус также содержит электронагревательные элементы для нагревания воды, расположенные в данном корпусе.
В верхней части носика чайника в зоне отверстия для выливания воды устанавливается встроенный в носик чайника фильтр или фильтрующий элемент, который может быть выполнен съемным или сменным. Съемный фильтр предпочтительнее, так как имеется возможность снятия его и проведения периодического профилактического осмотра фильтрующего элемента и очистки его от накипи и других отложений. В носике или в зоне носика электрического чайника выполняют либо посадочное гнездо для установки съемного фильтра или элементы прикрепления фильтра за счет, например, упругих зажимов или лапок. В носике или в зоне носика чайника фильтр перегораживает проходное (сливное) отверстие и обеспечивает, как правило, две функции: исключает разбрызгивание выливаемой воды за счет рассечения потока и фильтрацию выливаемой воды от отложений накипи.
Обычно такой фильтр выполняют в виде заданной рамки из полимерного материала, внутри которой расположена перфорированная пластинка или сетка, выполненные из полимерного материала или металла.
Так известен фильтр для электрического чайника, съемно устанавливаемый в гнездо в зоне носика этого чайника и содержащий корпус в виде полимерной рамки, форма которой в плане повторяет форму проходного сечения носика, при этом внутри рамки закреплена пористая мембрана для исключения разбрызгивания выливаемой воды с одновременной фильтрацией ее от элементов накипи, образующейся в емкости электрического чайника при кипячении воды. Пример исполнения такого электрического чайника с указанной конструкцией фильтром описан в RU 2644114, A47J27/00, опубл. 07.02.2018 г. Это решение принято в качестве прототипа.
В рамках данного патента указано, что пористая мембрана выполнена из полимерного материала и используется для фильтрации выливаемой воды от накипи и рассечения выливаемого потока воды на микроструи, исключающие разбрызгивание кипяченной воды.
Однако, установка фильтра мембранного типа с порами или в виде сетки не решает задачи по экологической безопасности выливаемой воды и воды, содержащейся в чайнике.
Кипячение убивает все микробы, поэтому многими кипяченая вода считается безопасной для здоровья. Но вот стоит ей остыть, как в ней начинают появляться и накапливаться микроорганизмы тем быстрее, чем выше температура в помещении. Поэтому лучше использовать кипяченую воду в течение 1 дня. Оставшуюся наутро со вчерашнего дня выливать, набирая и кипятя свежую. Но чем чаще кипятится одна и та же воду, тем хуже она становится. Каждое повторное кипячения повышает концентрацию вредных примесей. Поскольку после нагревания до 100°С никаких микробов в ней нет, но содержание вредных примесей остается. Если вскипяченная вода хранится несколько дней, тем более в тепле – пить ее опасно. Дело в том, что после остывания кипяченая вода довольно быстро накапливает микроорганизмы из окружающего воздуха и со временем элементарно протухает. Повторное кипячение, безусловно, уничтожит все микроорганизмы. Но, во-первых, как было уже сказано, повторное кипячение ухудшает состав воды. Во-вторых, погибнут сами микроорганизмы, но продукты их деятельности в воде останутся.
При высоких температурах в воде происходит разрушение соединений, содержащих хлор. Этот химический элемент и его соли образуют осадок, который оседает на стенках чайника. Частицы всевозможных примесей попадают в чашку вместе с водой. При кипячении разрушается структура жидкости. Вода не приносит организму никакой пользы, кроме утоления жажды. Кипяток не зря называют «мертвой водой». Соли, образующие накипь на стенках чайника, накапливаются в организме и могут стать причиной заболеваний суставов и внутренних органов. Тяжелые металлы, нитраты, фенолы и другие вредные вещества никуда не испаряются. Как известно, вода кипит при 100°С. А многие болезнетворные бактерии такую температуру переносят легко. Чтобы избавиться от них, нужно повышение температуры или длительное кипячение – от 3 до 10 минут. При реакции хлора с другими химическими элементами образуются метановые соединения, которые опасны для здоровья.
Если пропуская кипяченую воду через пористую мембрану можно еще избавиться от отложений и осадков, то микроорганизмы, бактерии и результаты их деятельности спокойно проходят через мембрану или сетку и попадают внутрь человеческого организма. Кроме того, мембрана после слива воды через носик остается мокрой и высыхает. При этом на мембране остаются и высыхают микроорганизмы и бактерии и результаты их деятельности, которые при повторном сливе воды смываются с мембраны и опять попадают в человеческий организм. Опасность так же заключается в том, что при высыхании на мембране эти организмы окисляются в воздушной среде и могут образовывать сложные и опасные для человека соединения.
Поэтому применение металлических или полимерных пористых мембран и сеток в носиках электрических чайников можно рассматривать исключительно в качестве средства фильтрации кипяченой воды от механических загрязнений и накипи.
Согласно требованиям безопасности использования кипяченой воды в домашних условиях необходимо, по сути, один раз вскипятить воду, употребить ее в короткий промежуток времени, а затем вымыть и очистить емкость кипячения электрического чайника и провести чистку фильтра. Понятно, что строгое следование этим требованиям практически сводит к нулю удобство и эффективность кипячения воды в электрическом чайнике, приравнивая его к разовому кипячению в любой другой посуде.
Однако, данные требования безопасности использования кипяченой воды в домашних условиях и в силу общественной занятости многими практически не выполняются и один раз вскипяченная вода в чайнике емкостью 2-3 л может храниться до 2-3 суток и использоваться для питья или заваривания чая или приготовления кофе.
В связи с этим становится актуальным разработка решений, которые позволяли бы затормозить процессы размножения микроорганизмов и бактерий в период после остывания воды или создать условия, позволяющие блокировать разложение и размножение любой органики из-за взаимодействия воды с воздухом.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении экологической безопасности проходящей через фильтр воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтре для чайника, преимущественно электрического, содержащем корпус в виде полимерной рамки, форма которой в плане повторяет форму проходного сечения носика чайника, внутри рамки закреплена фильтрующая мембрана для исключения разбрызгивания выливаемой воды и фильтрации ее от элементов накипи, фильтрующий элемент выполнен в виде сетки из стали марки AISI 304, покрытой слоем серебра 99,9 пробы толщиной 0,1-4 мкм.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - фильтр, вид с тыльной стороны;
фиг. 2 - фильтр, вид с лицевой стороны;
фиг. 3 - вид с бока на фильтр;
фиг. 4 - пример исполнения фильтра.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция фильтра для электрического чайника, располагаемого в зоне сливного носика, обеспечивающего нейтрализацию размножения микроорганизмов и бактерий в период после остывания воды, как в самой воле, находящейся в емкости для кипячения, так и в процессе ее слива через носик чайника.
Фильтр для чайника (фиг. 1-3) преимущественно электрического, содержит корпус в виде полимерной рамки 1 (выполнение рамки из полимерного материала более предпочтительнее, чем из металла в силу того, что полимер относится к материалам более нейтральным к процессам температурного расширения и окисления, чем металл, форма которой в плане повторяет форму проходного сечения носика чайника. При этом конструкция самого электрического чайника не рассматривается, так как может быть любой из числа имеющихся на рынке. Объектом рассмотрения является конструкция фильтра, который может использоваться для любого типа электрического чайника, в котором конструктивно предусмотрено применение фильтра.
Внутри рамки 1 закреплена фильтрующая мембрана 2 для исключения разбрызгивания выливаемой воды и фильтрации ее от элементов накипи.
Для повышения экологической безопасности проходящей через фильтр воды и воды. находящейся в емкости чайника фильтрующий элемент выполнен в виде сетки из стали марки AISI 304, покрытой слоем серебра 99,9 пробы толщиной 0,1-4 мкм.
Бактерицидное действие серебра в 3,5 раза превышает аналогичные свойства гидрохлорида натрия и хлорной извести и в 1750 раз эффективнее карболовой кислоты.
При этом особенностью размещения фильтра является то, что он подлежит установке этого фильтра в носике электрического чайника над уровнем кипяченой воды.
Известно, что обогащение воды серебром в первую очередь увеличивает срок ее хранения, и способность долгое время не портиться. Объясняется это тем, что в ней погибают вредные микроорганизмы. Такие полезные свойства серебра известны давно. Оно гораздо лучше справляется с бактериями, чем золото либо медь. Польза и вред серебряной воды по сей день считаются неоднозначными. Некоторые ученые говорят о том, что металл не напрасно относят ко второму классу опасности. Кроме того, допустимая доза металла в воде должна быть не более 50 мкг на каждый литр. Обогащенную серебром воду можно получит, опустив серебряную вещь в воду и дав некоторое время этой воде настояться.  Действительно, в такой воде погибают все органические образования. Но нельзя забывать, что серебро относится ко 2 классу опасных веществ, несмотря на историческую давность применения серебра в качестве лечебного препарата. Сегодняшняя позиция в отношении воды, настоянной на серебре, имеет не имеет окончательного решения в части выяснения пользы и вреда. Но точно установлено, что превышение концентрации серебра выше 50 мкг на каждый литр может иметь негативный характер для человеческого организма в силу того, что не повреждая клетки человеческого организма серебро накапливается в организме и этим оказывает негативное влияние на ДНК.
Но при этом установлен факт внешнего влияния серебра на рядом расположенные предметы, в том числе и на воду и на микроорганизмы. Микроорганизмы в зоне влияния серебра, особенно чистого, подвержены угнетению вплоть до их гибели. Если серебро находится на расстоянии (вблизи) от воды, то вола не приобретает тип "серебряной воды" (то есть насыщенной ионами серебра), но при этом все органические включения в этой воде погибают. Вода при этом не меняет своих свойств. На поверхности серебряных изделий все микроорганизмы любой природы происхождения погибают. Это так же относится и к микроорганизмам, находящимся в определенной близости к серебру. Ионы серебра убивают бактерии. Они вступают во взаимодействие с их ферментами и нарушают обмен веществ бактерии и микроорганизмов при взаимодействии с окружающей средой. Из-за серебра, у бактерий блокируется доступ к кислороду и блокируется их развитие. Влияние серебра на микроорганизмы и органику, находящихся вблизи серебряного элемента (рядом без прямого контакта) обусловлено тем, что воздух, окружающий серебряный элемент, насыщается ионами серебра и образует, как бы, облако, внутри которого происходят процессы угнетения.
Этот эффект используется авторами в заявленной полезной модели, согласно которой стальная сетка фильтра покрыта чистым серебром (проба 99,9). При этом эта сетка расположена над уровнем воды в чайнике, то есть не имеет прямого контакта с водой и не насыщает ее ионами серебра, концентрация которых в воде прямо зависит от времени нахождения серебра в воде, что может негативно сказаться на здоровье человека при длительном употреблении такой осеребренной воды. Воздействие серебра с сетки на воду проходит через воздушную среду, то есть опосредовано для создания в полости емкости с кипяченной водой воздушной среды, насыщенной ионами серебра. Такая среда не позволяет оставшимся после кипячения микроорганизмам развиваться из-за отсутствия прямого доступа к кислороду. При этом сама вода не меняет своих свойств и качеств и не насыщается ионами серебра. Но скорость проявления эффекта образования воздушной блокады зависит от чистоты серебра. В связи с этим авторы использовали максимально возможную при получении промышленным путем пробу - 99,9 с тем, чтобы исключить влияние примесей на свойства серебра связываться с кислородом из воздуха. Чистое серебро не окисляется на воздухе, но оно способно взаимодействовать с ним. Особенностью серебра является его способность связываться с серой, селеном, теллуром или галогенами, что приводит к образованию на поверхности серебра тонкой пленки оксида. При взаимодействии с сероводородом (следствие испорченной воды) эта пленка со временем тускнеет и темнеет. Поэтому серебро на сетчатом фильтре так же является индикатором качества воды.
Применение пониженных проб серебра (например, доведенных до ювелирных проб) не дает желаемого результата по ионизации воздушной зоны вследствие связывания кристаллической структуры серебра оболочками из применяемых для нормализации проб добавок.
Получают слой чистого серебра на стальной сетке методом электролитического осаждения, что позволяет сразу получить серебро высшей пробы.
Для самой сетки фильтра используют сталь марки AISI 304 (The American Iron and Steel Institute) — аустенитная сталь с низким содержанием углерода. В России согласно ГОСТ её аналогом является сталь марки 08Х18Н10. Нержавеющая сталь марки AISI 304 является кислотостойкой и используется для изготовления оборудования для производства, хранения и транспортировки молока, пива, вина и других напитков, а также химреактивов. AISI 304 представляет собой основной сорт в семействе нержавеющих сталейи содержит минимум 18 % Cr и 8% Ni. Такое содержание Cr обеспечивает формирование на поверхности оксидного слоя, что придает стали устойчивость к воздействию разнообразных химических веществ. Из стали AISI 304 так же изготавливают бочонки для пива и кваса. Таким образом, сетка из этой стали относится к категории безопасного использования.
При нахождении в зоне носика электрического чайника фильтр с серебряным покрытием сетки формирует ионный обмет с окружающим воздухом в зоне емкости для кипяченной воды и в носике, который снижает возможность микроорганизмам вступать в окислительный процесс с кислородом в этом воздухе. Данный процесс проходит опосредованно и постоянно. в том числе и после того, как через носик был произведен частичный слив воды (кипяченной или охлажденной). Это важно, так как оставшаяся влага на стенках носика начинает высыхать и, по сути, представляет собой благоприятную среду для размножения микроорганизмов. Но ионы серебра снижают активность микроорганизмов за счет изменения среды. То же самое происходит и в кипяченной воде, находящейся в самом чайнике. При прохождении воды через фильтр происходит фильтрация отложений (например, накипи), но при этом так же происходит и обогащение водного потока ионами серебра. Но, вследствие того, что этот процесс обогащения происходит к минимально короткий временной отрезок, то сливаемая вода не успевает удержать в себе ионы серебра и поэтому остается не настоянной на серебре. Если в процессе эксплуатации на серебряном коконе начнут появляться потемнение и чернение отдельных участков или всей сетки, то это будет свидетельствовать о неблагоприятной среде как в чайнике, так и в месте, где чайник находится. Это указывает на процессы связывания серебра с сероводородом, которые относятся к категории процессов разложения или нарушения экологии среды или наливаемой в электрический чайник воды. Предлагаемый фильтр полностью нейтрализует деятельность бактерий и микроорганизмов, замедляется рост и размножение вредных микробов, бактерий. При этом фильтрующий элемент не окисляется и на нем не образуется накипь и гарантирует идеальную гигиену для пользователя. Фильтр не «цветет», вода обработана связанным серебром, но самого серебра не содержит, то есть — безопасна для человека.
Фильтр выполняется съемным и может удерживаться в носике электрического чайника за счет крепежных упругих лапок 3.  Форма в плане самого фильтра зависит от конструкции чайника и в частности места для него в носике. Сетчатая мембрана в фильтре может быть выполнена цельной и по краям удерживаться рамкой. Рамка может иметь перегородки 4, разделяющие ее на отдельные секции 5. На фиг. 4 показан пример исполнения фильтра с двухсекционной фильтрующей сеткой, а на фиг. 1-3 - фильтр с крестообразной перегородкой, разделяющей фильтрующий элемент на четыре секции. Выбор формы фильтра, наличие перегородок или их отсутствие не оказывают влияние на процессы повышения экологической безопасности кипяченной воды. Но применение перегородок позволяет выполнить фильтр, в котором фильтрующих элемент может быть выполнен в виде части поверхности сферы или иной выпуклой формы. Для удобства вынимания фильтра из чайника на фильтре выполнен держатель 6 в виде козырька для захвата фильтра рукой.
В принципе ничто не ограничивает возможность применения фильтрующего элемента в виде перфорированной пластины. Но следует понимать, что минимальный размер (диметр) перфорированных отверстий, который можно получить механическим способом - 2 мм. А круглые ячейки для сетки из стальных нитей могут иметь размер от 1 мм, а щелевые ячейки в сетке - от 1,2 мм. Если учитывать, что фильтрующий элемент предназначен для задержки отложений и результатов деятельности различного рода микроорганизмов в воде, то понятно, что размер ячеек должен быть минимизирован до разумного предела, чтобы не препятствовать нормальному сливу воды. Таким минимальным размером является диаметр или поперечный размер ячейки в 1 мм. При уменьшении этого размера очень быстро фильтрующий элемент забивается сором, что затрудняет слив воды. Применение перфораций с минимальным размером в 2 мм приводит к тому, что вместе с водой сливаются остатки сора и мелкие фракции накипи и других отложений.