АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ НАГРЕВА ВОДЫ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к устройству, пригодному для сдерживания размножения бактерий в контейнерах с водой, предназначенных для гигиенических целей или продуктов питания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Эффективность некоторых металлов, таких как цинк, медь или серебро, для сдерживания или снижения развития бактериальной флоры в контейнерах с водой, в которые эти металлы погружены, известна издавна.
Упомянутые металлы и/или их ионы, и/или их химические соединения, с добавками и/или соответствующими смесями, в свободном состоянии или химически связанные, будем называть «антибактериальными металлическими соединениями» или АБМ-соединениями. Иными словами, под «антибактериальными металлическими соединениями», или АБМ-соединениями, в настоящем описании понимается любое соединение, в котором химические элементы, проявляющие антибактериальные свойства, такие как цинк и/или медь и/или серебро, присутствуют в такой форме, при которой упомянутый антибактериальный эффект может проявляться.
Эффект снижения присутствия или, по меньшей мере, отсутствия развития бактериальной флоры известен также, используя неологизм, под названием «санитарной профилактики».
В литературных источниках имеется исчерпывающее описание технологий создания АБМ-соединений, а также способов их применения.
В документе US 6303183, также как и в предшествующем документе JP 8-112977, раскрыт способ образования антибактериальной стеклоэмали путем смешивания АБМ-соединений с компонентами традиционной стеклоэмали в процессе приготовления так называемой «фритты», прежде чем проводить обжиг для перехода в стекловидное состояние.
Полученная таким образом фритта далее может использоваться для покрытия эмалью металлической поверхности, например углеродистой или нержавеющей стали, согласно традиционным технологиям.
В дальнейшем описании под антибактериальной стеклоэмалью будем понимать стеклоэмаль, полученную после смешивания традиционных компонентов стеклоэмали с АБМ-соединением по существу любой известной концентрации и по любой известной технологии.
Хорошо известны так называемые электрические резистивные элементы в «защитной оболочке», в которых резистивная нить расположена в металлической трубке (защитной оболочке) и погружена в прессованный порошок оксида магния (MgO), который не допускает соприкосновения нити с защитной оболочкой и обеспечивает ее электрическую изоляцию от защитной оболочки.
Резистивные элементы такого вида широко распространены для нагрева воды в электрических накопительных водонагревателях, стиральных машинах и посудомоечных машинах, где они применяются, будучи погруженными в нагреваемую воду.
В дальнейшем описании электрические резистивные элементы в защитной оболочке, предназначенные для погружения в нагреваемую воду, будем называть «погружными резистивными элементами».
В прошлом, как правило, погружные резистивные элементы имели защитные оболочки, выполненные из медного сплава, благодаря простоте их изготовления; однако медь вызывала эффект гальванической коррозии стальных емкостей или баков, содержащих нагретую воду, что побудило активно перейти к защитным оболочкам, выполненным из нержавеющей стали.
В то же самое время с целью защиты от коррозии стальных емкостей накопительных водонагревателей наблюдался активный переход от цинковых покрытий к защите поверхностей посредством нанесения на них покрытия с использованием стеклоэмали либо покрытий на основе ПТФЭ, либо покрытий на основе эпоксидных смол. Катодная защита от коррозии, обеспечиваемая цинком, в настоящее время обеспечивается протекторными анодами из Mg или анодами с подаваемым током, имеющими длительный срок службы.
Возвращаясь к вопросу о распространении бактерий, следует отметить, что несколько десятилетий назад эта проблема не считалась особо серьезной в отношении воды в накопительных водонагревателях, когда, в период до энергетического кризиса, было обычным делом задавать в нагревателе довольно высокую температуру (до 80°C), при которой достигается эффект санитарной обработки. Сегодня, напротив, рабочая температура воды существенно ниже (55-60°C), что может способствовать развитию бактерий.
Более того, в целях достижения повышенной защиты от коррозии отказались от использования меди и цинка соответственно для погружных резистивных элементов и накопительных емкостей.
Кроме того, в баках стиральных машин и посудомоечных машин, несмотря на то, что моющие средства и порой довольно высокие температуры выполняют функцию очистки и санитарной обработки, грязь, которая в них неизбежно накапливается, служит питательной средой для патогенных микроорганизмов.
Если говорить о баках для подогретой воды в стиральных машинах и посудомоечных машинах, то произошел переход от использования ферритных сталей, покрытых полиамидными смолами, к использованию нержавеющих сталей либо, там где это возможно, значительно менее затратному пластиковому материалу.
В уже упомянутом документе US 6303183, помимо прочего, предложено придать емкости накопительного водонагревателя санирующую способность путем покрытия ее внутренней поверхности антибактериальной стеклоэмалью.
Предшествующий уровень техники показывает, что среди АБМ-соединений серебро (Ag) оказывает весьма эффективное санирующее действие, поскольку, несмотря на стоимость, для достижения хороших результатов в рамках приемлемых затрат требуется очень небольшое его количество.
Однако очевидно, что покрытие внутренней поверхности накопительных водонагревателей эмалью, используя антибактериальную стеклоэмаль на основе Ag, повлечет слишком большие расходы.
Кроме того, такая технология вряд ли может быть применена к бакам стиральных машин и посудомоечных машин, поскольку потребует существенного изменения технологии производства и конструкции машины.
Наконец, данную технологию никоим образом нельзя использовать, если контейнер для нагрева воды выполнен не из металла или выполнен из материала, не поддающегося покрытию эмалью.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача настоящей полезной модели - предложить простое устройство для обеспечения санитарной обработки контейнеров для воды, нагреваемой посредством погружных резистивных элементов, в частности, таких как емкости накопительных водонагревателей, а также баки стиральных машин и посудомоечных машин.
Дополнительная задача настоящей полезной модели - обеспечить возможность санитарной обработки также для контейнеров с водой, нагреваемой посредством погружных резистивных элементов, уже находящихся в эксплуатации.
Дополнительная задача настоящей полезной модели - усилить санитарную обработку, осуществляя процесс санитарной обработки при самых высоких температурах, соответствующих рабочим условиям.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Эти и другие задачи, которые станут понятны из дальнейшего описания, могут быть решены с использованием погружных резистивных элементов согласно прилагаемой формуле полезной модели. Дополнительные признаки настоящей полезной модели станут понятнее из описания некоторых предпочтительных, но не единственно возможных вариантов осуществления, согласно формуле полезной модели, раскрытых с помощью неограничивающего примера, представленного на чертеже Фигуры 1, где показана в вертикальном разрезе нижняя часть электрического накопительного водонагревателя, при этом позицией 1 обозначена накопительная емкость, 2 - один или более электрических резистивных элементов в защитной оболочке, 3 - возможная корпусная оболочка для температурных датчиков, 4 - возможный фланец для закрытия емкости и, в конечном счете, для поддерживания электрического резистивного элемента 2, помимо поддерживания возможной оболочки 3.
Согласно полезной модели соприкасающаяся с нагреваемой водой поверхность защитной оболочки погружных резистивных элементов 2 для нагрева воды электрического накопительного водонагревателя либо бака стиральной машины или посудомоечной машины, по меньшей мере частично, покрыта антибактериальной стеклоэмалью по вышеприведенному определению.
Следует отметить, что, как известно, чем выше температура, при которой АБМ-соединения соприкасаются с подвергаемой санитарной обработке водой, тем выше эффект санитарной обработки.
Защитные оболочки упомянутых погружных резистивных элементов 2 для нагрева воды являются предметами, работающими при самых высоких температурах, соответствующих рабочим условиям, с которыми подвергаемая санитарной обработке вода в электрическом накопительном водонагревателе либо в баке стиральной машины или посудомоечной машины входит в соприкосновение.
Таким образом, обеспечивается повышенный эффект санитарной обработки благодаря температуре, который нельзя было бы получить при той же эмалированной поверхности и той же концентрации антибактериального металла в любой другой зоне емкости водонагревателя либо бака стиральной машины или посудомоечной машины.
Предпочтительно, АБМ-соединение, которое является частью упомянутой антибактериальной стеклоэмали, содержит серебро в одной или более из возможных форм или в химическом или физическом сочетании с другими химическими элементами, не обладающими санирующим эффектом.
Более предпочтительно, серебро в одной или более из возможных форм или в химическом или физическом сочетании с другими химическими элементами, не обладающими санирующим эффектом, представляет собой по существу единственный элемент-металл, обладающий санирующим эффектом, включенный в состав упомянутого АБМ-соединения.
Каким бы ни было средство крепления заключенного в защитную оболочку резистивного элемента 2, которое может отличаться от изображенного на фигуре фланца 4, несомненно, упомянутый резистивный элемент 2 в защитной оболочке является съемным для замены на идентичный блок или, по меньшей мере, на блок, имеющий размерные и термоэлектрические характеристики, схожие с предыдущим.
2
Обычно поверхностная тепловая нагрузка погружных резистивных элементов 2 для накопительных водонагревателей составляет примерно 5-13 Вт/см, а доставляемая электрическая мощность лежит в диапазоне от 800 до 3000 Вт для накопительных емкостей от 40 до 100 литров.
2
2
2
Простые расчеты по этим данным показывают, что в электрическом накопительном водонагревателе площадь поверхности погружных резистивных элементов 2, находящихся в контакте с водой, составляет в пределах от 1 см до 9 см на каждый литр содержащейся воды. Если принять, что вода в электрическом накопительном водонагревателе в процессе нагрева подвержена конвективному движению, которое приводит к омыванию поверхности защитной оболочки погружных резистивных элементов 2 в циклическом режиме, то при условии, что они имеют покрытие из антибактериальной стеклоэмали, на каждый литр воды приходится 1-9 см санирующей поверхности, - несомненно, более чем достаточное количество, чтобы обеспечить санитарную обработку.
2
2
Если говорить о погружных резистивных элементах для стиральных машин и посудомоечных машин, их поверхностная нагрузка составляет примерно 10-12 Вт/см, а электрическая мощность обычно лежит в диапазоне от 1700 Вт до 2000 Вт, следовательно, площадь поверхности, находящейся в контакте с водой, составляет в пределах от 7 до 10 см на каждый литр содержащейся воды.
Даже если в упомянутых машинах, предназначенных для стирки, санитарная обработка не считается столь важной, как в накопительных водонагревателях, очевидно, что она, тем не менее, чрезвычайно просто обеспечивается путем использования погружных резистивных элементов 2 по полезной модели.
Особое преимущество полезной модели заключается в том, что применение погружных резистивных элементов 2 по полезной модели позволяет обеспечить санитарную обработку также электрических накопительных водонагревателей, стиральных машин и посудомоечных машин, которые уже находятся в эксплуатации, путем простой замены погружного резистивного элемента, который, как показано, является наиболее эффективным компонентом для санитарной обработки нагреваемой воды, содержащейся в водонагревателе либо в стиральной машине или посудомоечной машине.