CN102745785B - 用于储水箱的抗菌装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种能够容纳用于对水源的一个或多个性质进行处理和/或修改的扩散元件的过滤筒(2)。过滤筒(2)***在容纳所述水源的储水箱(1)内部并且通过紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)固定到所述储水箱(1)内部的一个或多个部件(5；6；7；16)。在过滤筒(2)的壁上有若干孔(21)，其尺寸设计成将所述扩散元件保持在过滤筒内部，同时允许它们与浸没并环绕着它们的水直接相互作用。

Description

用于储水箱的抗菌装置

技术领域

本发明涉及一种用于家庭热水***或食物配制中能够改善水的质量和化学-物理特性的装置。

更确切地，本发明的目的涉及一种用于家庭热水***或食物配制中装水的容器中抑制细菌繁殖的装置。

本发明因此应用于生产热水的***，举例来说在电或燃气热水器(此后统称为“热水器”)，或更一般地，储水箱和/或装热水的容器(例如洗衣机和洗碗机的鼓筒)和/或类似产品领域内。

背景技术

某种金属元素的功效已经公知多年了，例如锌、铜或银，能抑制或减少沉浸有上述金属元素的水容器中的细菌群。

此后，这种金属元素和/或它们的离子和/或这些物质相互之间或与支持物质之间的化学组合和/或更适合的上述的混合物，无论自由的或化学合成的物质，都将统称为“抗菌金属合成物”或AMCs。换句话说，这里的“抗菌金属合成物”或AMCs指的是含有被证实有杀菌功效的金属元素的任何一种合成物，例如可以施加这种效果的任何形式的锌和/或铜和/或银。

减少或至少抑制细菌群的效果也用新词称之为“消毒”。

AMCs的制备工艺以及它们的使用方法都详细记载在文献中，因此在这里不需要对此进行详述。

回到细菌繁殖的话题，这对于几十年前的储水式加热器中的水来说并不是一个特殊的问题。在能源危机之前，热水器被保持在相当高的温度(高达80℃)，因此这种温度施加消毒作用。然而现在，维持在大大降低的水温(55-60℃)，这就可能助长细菌的繁殖。

更进一步，为了增加对腐蚀的防护，已经分别停止了在沉浸式加热元件和储水箱中使用铜和锌。

而在洗衣机和洗碗机的鼓筒中，虽然清洁剂和有时相当高的温度施加清洁和杀菌的功能，但是不可避免地沉积在里面的污垢也是有害于健康的细菌的滋生地。

在洗衣机和洗碗机中被加热的水鼓筒不再由覆盖有钢铁的聚酰胺树脂制造。而采用不锈钢或可能的话采用更经济的塑料材料替代。

同时，最近几十年的趋势，特别在亚洲国家，是一个日益要求不仅水的生产和/或存储的产品效率要高，而且供给用户的水质也要好的市场。

为实现此目的，众所周知这些年来在储水式加热器的内表面涂敷抗菌玻璃釉质以实现“杀菌”。

现有技术显示，在AMCs之中，银(Ag)能够发挥非常有效的“杀菌”作用。虽然银价格昂贵，但是在合理的成本下采用少量的银就可以达到好的效果。

然而很明显，在储水箱的内表面涂敷银基抗菌玻璃釉质太过于昂贵。

因为在生产步骤和机器设计中会带来相当大的变化，所以这个工艺很少应用在洗衣机和洗碗机的鼓筒中。

最后，如果水加热容器是非金属的或任何其它不能够被涂敷的材料，该工艺是绝不能采用的。

众所周知可以采用过滤器去除杂质、水垢和其它有害物质以最大程度地确保水质。过滤器一般放置在容纳在所述水箱中的水进入或排出处的管内。现在，应用于此目的最广泛的过滤器是“活性碳合成物”类型，或者和杀菌UV灯结合，能够在挡住杂质(达到0.5微米数量级或更高)的同时，杀灭所通过的水中的细菌。

作为选择，也可以采用安装有带毫微米级穿孔的薄膜的“超细薄膜”过滤器。

但是任何一种类型的过滤器都应当易于日常维护，在达到预定的时间期限或通过的水达到一定量后将停止有效作用的过滤器予以替换。

常常，除了采用过滤器，还可以采用酸溶液除去经过一段时间形成的细菌的细胞膜而达到对水源彻底消毒。这个程序由技术援助或用户执行。总之，无论维护工作由用户执行，还是特别地由专业技术人员参与，消毒操作都需要一定程度的关注和额外的成本。

此外，通常在热水器和/或储水箱和容器领域，除了要改进水的颜色、气味和味道，值得明确要求提供的水含水垢量低，特别是在那些上述要求总是不能令人满意的地区。

最后，日益需要这种产品在低维护费用、延长的使用寿命和更大的能效方面提高成效。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种用于对容纳于任何容器中的水的化学-物理特性的一种或多种提供处理和改进的简单装置，所述容器作为非限制性的例子，可以是储水式加热器(电的或燃气的)的水箱、太阳能锅炉，还可以是洗衣机和洗碗机的鼓筒。

更具体地说，根据一个优选的变型，本发明的目的是提供一种能够对装在所述容器中的水进行消毒的装置。

本发明的另一个目的是提供一种对装在容器中的水进行消毒的装置，该装置结构紧凑、经济省钱并且不需要对产品的***、结构和美学进行修改。

本发明的至少一些变型的另外目的是提供一种对装在容器中的水进行消毒的装置，该装置随着时间持续且逐渐地释放消毒物质并且释放的数量符合有关饮用水质量国家立法。

本发明的至少一些变型的另外目的是提供一种对装在容器中的水进行消毒的装置，在用坏时可以将该装置从中抽出并更换。

本发明的至少一些变型的再一个另外目的是确保已在运行中产品的容器中的水消毒安全。

本发明的至少一些变型的再一个另外目的是通过使消毒工艺在与运行状态相适应的最高温度发生从而增强消毒功能。

本发明的至少一些变型的再一个另外目的是提供一种对装在容器中被加热的水在颜色、气味、味道和/或水垢量方面改进水质的装置。

本发明的至少一些变型的再一个另外目的是提供一种能够对装在容器中的水在减少维护量、延长它们的使用寿命和减少能量消耗方面提高产品功效的简单装置。

这些和其它的目的在被如权利要求书中所述的沉浸式过滤筒实现后，就变得很清楚了。

附图说明

根据本专利的权利要求书和在附图中作为非限制性的实施例的图解本发明的附加特征通过以下一些优选实施例的说明将更为突出，其中：

图1是包括根据本发明第一优选实施例安装的沉浸式过滤筒的热水器的储水箱垂直剖面的轴测图。

图2显示了包括根据本发明第二优选实施例安装的沉浸式过滤筒的热水器的储水箱垂直剖面的轴测图。

图3显示了包括根据本发明第三优选实施例安装的沉浸式过滤筒的热水器的储水箱垂直剖面的轴测图。

图4a图4b显示了分别根据图1所示解决方案中沉浸式过滤筒的两个可能的结构变型的轴测图。

具体实施方式

本发明的特征现已用标记在附图进行了说明，虽然是示意性的，但是上述图可以再生产出与它们的尺寸成比例并且空间方位与优选实施例中的一个可能的实施例一致的该装置的主要部件。还应该注意到任何尺寸和空间术语(例如“下”、“上”、“右”、“左”以及类似术语)都是参照当安装在运行结构中时依据本发明目的所观察的位置。

在进行本发明目的的描述前，还需要声明附图中所涉及的热水器(和它的已知以及创新性的部件)可以扩展到任何其它可用作为容纳水源的容器那样的产品，也就是说，作为非限制性的例子，该产品可以是通常的储水箱、太阳能集水器、用于内部加热***和家庭热水生产的给水箱锅炉、洗衣机和洗碗机的鼓筒以及类似物、食品级饮料和水分配器(此后为了简便统称为“储水箱”)。

如图1、2和/或3所示并参照现有技术，1表示电热水器WH的储水箱，3表示一个或多个可能的管状加热元件，4表示一个可能的温度传感器的护套，5表示水箱1的封口法兰(即其孔15的)封口法兰，其可以支撑所述的一个或多个可能的加热元件3以及可能的护套4。

通过进水管6引入的冷水接近水箱1的下盖11，而通过出水管7抽出的在最高温度的热水接近水箱1自身的拱顶12。13和14表示水箱1的下盖11上的孔，其中分别***进水管6和出水管7并且通过配合锁定，通常装配上插在它们和水箱1的壁之间的塑料材质的衬套(未图示)。

最后，为了说明完整，8表示热水器WH的外壳(或框架)。

根据本发明，过滤筒2设计成能够插进热水器WH的储水箱1中，被合适的紧固件固紧到一个或多个前述的内部组件上，且能够容纳与装在其中的水相互反应的物质和元件，并且对在其中扩散的至少一些物质施加特定功能。这些元件此后称为“扩散元件”。

更特殊的是，所述扩散元件由一个或多个任何尺寸和几何形状(球形、圆柱形、棱柱形、粒状或类似形状)的惰性或金属固体团构成。现在结合本发明所允许的最重要功能之一，即抗菌功能进行说明。在这种情况下，所述扩散元件的外表面被至少一层由被证实有抗菌功效的AMC合成物覆盖，例如锌和/或铜和/或银。优选的，所述扩散元件为球体，由球形支撑核芯(或基片)构成，采用的是陶瓷材料，优选多孔的且直径级别为毫米，能够挡住至少一层AMC合成物。

优选的，AMC合成物包含一种或多种可能形式的银，或银与其它非杀菌化学元素的化学或物理组合。

更为优选的，一种或多种可能形式的银或银与其它非杀菌化学元素的化学或物理组合，基本上是包括在所述AMC合成物中的唯一具有抗菌效果的金属元素。

特别是，在所述AMC合成物中的银是纳米颗粒形式。

众所周知，与水接触时，银趋向于通过扩散迁移并且以离子形式从所述扩散元件进入到水中，因此至少能发挥它自身的杀菌功能。这种扩散现象与所述扩散元件上的银和水溶液中的银之间的集中度差值直接成正比例。

过滤筒2，优选为圆柱形、球形、棱柱形(或任何其它适合这些目的的形式)，因此被合适地造型和设计成允许和促进容纳在其中的扩散元件与浸没且环绕着它的水之间的相互作用，因而上述银的扩散作用对它们而言为离子形式(和/或其它存在的杀菌物质，假如有的话)。所述过滤筒的容纳壁因此设计有孔，如圆形的孔和/或槽21(图4a、4b和/或2)或可以由细的或非常细的网孔构成，能够挡住扩散元件。

本发明的过滤筒2优选为置于热水器WH的储水箱1的处在与其运行条件相适应的最高温度的区域。根据实验，显示了这将导致更强的杀菌效果，而该效果在不采用其他储水箱1的情况下使用同样集中度的抗菌金属是不可能实现的。

正如所期望的，还应注意所述扩散元件的杀菌效果是直接取决于过滤筒2中的银(或其它杀菌金属)与储水箱1中容纳的水体溶液中的银的集中度差值。因而该杀菌效果(或换句话说，银从扩散元件到水中的扩散)是怎样不仅通过储水箱1中的水的交换，而且通过温度得到提高似乎就变得很明显。众所周知，所述的水的交换不仅可以通过引入的冷水产生的紊流，而且可以由于靠近所述的一个或多个加热元件3进行加热而产生的对流运动来确保。

对于所有这些理由，储水箱1中的过滤中2优选且有利地置于：对于冷水(参见图1)在管子6的进口，和/或在最高温度的水的出口管子处，基本上靠近拱顶12(参见图2)。

根据另外的变型，所述过滤筒2可以***且直接装在水箱1的封口法兰5上，和/或通过永磁体固定于所述水箱1的内壁16，显然假如该水箱是由金属钢材制造的。

如图4a和图4b中分别所示，过滤筒2在其螺纹底部23.a处通过在冷水进水管6的上头部61的螺纹63上拧紧而固定到该上头61，或作为选择，通过合适且公知的管接头62将所述过滤筒2的底部23.b与进水管6的所述头部61弹性接合。

相似的螺纹类型和弹性接合紧固***可用于将过滤筒2锁紧在合适的设计在图3所示的结构变型的法兰5上的***套筒51上，所述套筒51因而分别装备有在其顶部带有螺纹(未图示)或者成形为接受所述管接头62。

当应用于热水的出水管7时，由于空间上的原因，过滤筒2优选替换为通过夹子或类似的紧固件22，例如“弹簧夹22”或类似物，弹性紧固至其侧面(如图2中所示)。

理想上所述固定装置、管接头62或夹子22或类似装置由电绝缘材料制造，以防止由于与不同金属接触而产生电化学现象。

需要指出怎样实现与进水管6或出水管7的所述接合不需要使进水或出水的直接通过过滤筒2，原因是不需要以任何方式使它们直接连通，既不在其下端(此后称为“底部”)或其上端处——事实上它们可适当封闭，也不在其侧壁处。

无论哪一种将过滤筒2紧固至热水器WH的储水箱1的前述内部部件之一的方法，过滤筒2都必须是可分离和可拆装的，以便在其用尽即失去所有抗菌功效时将其抽出并用一个同样的部件替换或进行维护。通过术语“维护”清楚地表明主要是用具有高的银表面集中度和恢复杀菌能力的其它扩散元件来替换用尽的扩散元件。

例如，所述过滤筒2的尺寸和形状允许其与进水管6和出水管7或法兰5一起迅速抽出(或***)，根据不同的变形，其通过设计在储水箱1的下盖11上的孔13、14、15而被紧固(参见图1)。

为了信息完整，还需要明确指出过滤筒2可以用任何一种食品级材料制造，该食品级材料在热水器WH的正常运行温度下不与水起反应且不会腐烂，特别是聚合体材料(例如尼龙66)和/或不锈钢。在后者的例子中，与安装在其上的管子6、7或法兰5相似，过滤筒2需要与储水箱1电绝缘以防止寄生电流的产生，该寄生电流会促进和加速水垢的形成和相应的设计在其上的孔或槽21或网被迅速堵塞的风险。

很明显为实现本发明和/或其满意的目的，就现有技术而言，过滤筒2可能有许多变型，但都不能脱离本发明的精神和保护范围。

作为其抗菌杀毒功能的替代，决不能阻止诸如装载有与储水箱1中的水相互反应的元件的所述可更换过滤筒2施加防水垢和/或改进和调节其味道、气味和颜色(一般来说，其“品质”)的功能。通过非限制性的实例，所述产品可以有利地由防水垢片(由于将它们浸没的水的偶极性，防水垢片一旦被溶解就释放出使水软化的物质)，和/或包含设计用于改善其颜色、味道和/或气味的药片构成。

可以将带有杀菌、防水垢效果和改善水质的所述不同的扩散元件以最适合的比例装载在本发明的过滤筒2中。

最后，为了增强效果，在以金属材料实现时，例如通过上釉，决不能阻止借助公知技术和步骤，将银(或任何其它抗菌-杀毒金属)的纳米颗粒也沉积到过滤筒2自身的外表面和/或内表面上。

最后，在与其生产最适宜的形式和尺寸中，如同已知的那样，过滤筒2可以包含具有高惰性的元件以便在同等的热容量下减小热水器WH的体积。

因而这样描述的过滤筒2能满足预定的目的，特别是提供了一种简单、紧凑且廉价的可更换装置，其至少能够对容纳在储水箱(优选为储水式加热器)中的水进行消毒且改善水的化学-物理性质。

与传统和已知的使用时其“作用”易于迅速耗尽的过滤器不同，所述过滤筒2允许稳定、逐渐且缓慢地将具有消毒和/或净化功能的物质释放到水中，而不需要直接经过进入或流出容纳其的储水箱的水流。

最后应当注意，由于所述过滤筒2简便易用，其可以置于热水器的储水箱内部的一个或多个管子上，或作为选择，置于储水箱的封闭法兰或其壁上，除了这些新设计以外，该过滤筒还能够确保已经安装好的和在运行中的储水箱中的消毒或净化效果，而不需要对主要结构和/或构造作修改。

Claims (22)

1.一种过滤筒(2)，能够容纳用于对水源的一个或多个性质进行处理和/或修改的扩散元件，其特征在于，所述过滤筒插在容纳所述水源的储水箱(1)内部，所述过滤筒(2)：

-被紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)紧固到所述储水箱(1)内部的一个或多个部件(5；6；7；16)，

-在所述过滤筒的容纳壁上有孔(21)：

-孔的尺寸将所述扩散元件保持在内部，同时

-使所述扩散元件与浸没和环绕所述过滤筒的水直接相互作用，

其中，所述紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)由所述过滤筒(2)的螺纹底部(23.a)和所述储水箱(1)中的冷水进水管(6)的头部(61)或螺纹(63)或者设计在所述储水箱(1)的封闭法兰(5)上的***式套筒(51)的顶部组成，所述过滤筒(2)通过螺钉拧紧而被紧固和接合到所述冷水进水管(6)或所述封闭法兰(5)。

2.一种过滤筒(2)，能够容纳用于对水源的一个或多个性质进行处理和/或修改的扩散元件，其特征在于，所述过滤筒插在容纳所述水源的储水箱(1)内部，所述过滤筒(2)：

-被紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)紧固到所述储水箱(1)内部的一个或多个部件(5；6；7；16)，

-在所述过滤筒的容纳壁上有孔(21)：

-孔的尺寸将所述扩散元件保持在内部，同时

-使所述扩散元件与浸没和环绕所述过滤筒的水直接相互作用，

其中，所述紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)由所述过滤筒(2)的底部(23.b)、所述储水箱(1)中的冷水进水管(6)的上头部(61)或者设计在所述储水箱(1)的封闭法兰(5)上的***式套筒(51)的顶部、在所述底部(23.b)和所述冷水进水管(6)的所述上头部(61)或所述***式套筒(51)的顶部之间***的管接头(62)组成，所述过滤筒(2)通过所述管接头(62)被弹性接合至所述冷水进水管(6)或所述封闭法兰(5)。

3.一种过滤筒(2)，能够容纳用于对水源的一个或多个性质进行处理和/或修改的扩散元件，其特征在于，所述过滤筒插在容纳所述水源的储水箱(1)内部，所述过滤筒(2)：

-被紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)紧固到所述储水箱(1)内部的一个或多个部件(5；6；7；16)，

-在所述过滤筒的容纳壁上有孔(21)：

-孔的尺寸将所述扩散元件保持在内部，同时

-使所述扩散元件与浸没和环绕所述过滤筒的水直接相互作用，

其中，所述紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)由约束装置(22)组成，所述紧固装置能够将所述过滤筒(2)固定且弹性接合至来自所述储水箱(1)的热水出水管(7)的侧面(71)。

4.一种过滤筒(2)，能够容纳用于对水源的一个或多个性质进行处理和/或修改的扩散元件，其特征在于，所述过滤筒插在容纳所述水源的储水箱(1)内部，所述过滤筒(2)：

-被紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)紧固到所述储水箱(1)内部的一个或多个部件(5；6；7；16)，

-在所述过滤筒的容纳壁上有孔(21)：

-孔的尺寸将所述扩散元件保持在内部，同时

-使所述扩散元件与浸没和环绕所述过滤筒的水直接相互作用，

其中，所述紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)由能够将所述过滤筒(2)连接且固定至所述储水箱(1)的内壁(16)的永久磁体组成，所述储水箱(1)由金属材料制造。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述过滤筒可移动地固定到所述储水箱(1)内部的所述一个或多个部件(5；6；7；16)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述过滤筒具有能通过设计在所述过滤筒的底盖(11)上的合适的孔(13；14；15)从所述储水箱(1)迅速抽出的尺寸和结构，所述过滤筒(2)是可替换的或能够得到维护。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

设计在所述过滤筒的容纳壁上的所述孔(21)由孔和/或槽(21)或精细或非常精细的网组成。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述过滤筒具有圆柱形或球形或棱柱形结构或任何其它适合容纳所述扩散元件的形状。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述过滤筒用任何不与水起化学作用的材料实现。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述紧固装置(23.a，61，63；23.a，51；23.b，61，62；23.b，51，62；22，71)用电绝缘材料实现。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

容纳在所述过滤筒中的所述扩散元件由一个或多个尺寸和形状适应于所述过滤筒(2)的惰性固体团组成，所述过滤筒的外表面覆盖有至少一层含有被证实有抗菌功效的物质的“抗菌金属合成物”，所述扩散元件施加对容纳在所述储水箱(1)中的所述水源进行消毒的功能。

12.根据权利要求11所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述“抗菌金属合成物”包含一种或多种形式的银以及银与其它非杀菌化学元素的化学或物理组合，所述银与容纳在所述储水箱(1)中的水接触，能够以离子形式通过所述孔和/或槽(22)或网迁移，从而施加所述抗菌功效。

13.根据权利要求12所述的过滤筒(2)，其特征在于，

包含在所述“抗菌金属合成物”中的所述银是唯一的具有抗菌和杀菌效果的金属元素。

14.根据权利要求12所述的过滤筒(2)，其特征在于，

包含在所述“抗菌金属合成物”中的所述银是纳米银。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述扩散元件是球体。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

容纳在所述过滤筒中的所述扩散元件由能够通过与所述储水箱(1)内部的水相互反应而施加防水垢功能和/或改进和调节水质，即，味道、气味和颜色的元件组成。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

容纳在所述过滤筒中的所述扩散元件由施加杀菌、抗水垢效果和改进水质的元件以最适合的比例组合而成。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

还可以用现有技术和步骤将一些纳米银也沉积在所述过滤筒的外和/或内表面上。

19.根据权利要求1至4中任一项所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述储水箱(1)是储水式加热器(WH)或太阳能锅炉的储水箱。

20.如权利要求3所述的过滤筒(2)，其特征在于，

所述约束装置(22)是夹子或弹簧夹。

21.应用在家庭热水***或食物配制中用于装水的储水箱(1)，其特征在于：所述储水箱容纳有沉浸在所述储水箱所装的水源中的、根据权利要求1至19中任一项所述的过滤筒(2)。

22.根据权利要求21所述的储水箱(1)，其特征在于，

所述储水箱是储水式加热器(WH)或太阳能集水器的储水箱。