УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПАРА
DEVICE FOR GENERATING STEAM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству для генерирования пара, в частности, но не только, к устройству для генерирования пара, которое может быть встроено в устройство для подачи пара на предмет, такой как одежда или белье.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Во многих устройствах пар используется для обработки одежды и других предметов, чтобы удалять морщины, для чистки или для других целей. Например, паровой утюг выпускает пар из подошвы на одежду, облегчая удаление морщин. В другом примере, пароочиститель может содержать шланг с паровой насадкой, которую пользователь перемещает, направляя пар на ткани, такие как занавески или обивочный материал. Такие устройства обычно содержат парогенератор, который нагревает и испаряет воду для получения необходимого пара. Пар также требуется во многих других устройствах, таких как пароварка для нагревания продуктов питания или автоклав для стерилизации предметов. В таких устройствах периоды использования обычно чередуются с периодами бездействия, а это обуславливает регулярное нагревание и затем охлаждение устройства.
В таких устройствах для генерирования пара существуют два известных способа испарения воды: во-первых, воду можно заливать в резервуар и нагревать до температуры выше точки кипения, чтобы генерировать пар; во-вторых, воду можно разбрызгивать или выливать каплями на нагретую поверхность испарения, которая испаряет капли воды, когда вода контактирует с поверхностью испарения и образует водяную пленку на поверхности испарения. В обоих случаях, испарение воды приводит к образованию накипи на поверхностях испарения, на которых происходит испарение. Накипь образуется, когда вода испаряется, а примеси и другие вещества, которые были растворены в воде, остаются и образуют твердые соединения. Вся неионизированная вода будет содержать такие примеси, однако накипь особенно часто встречается в местах, где водопроводная вода жесткая, т.е. содержит относительно высокий уровень примесей, таких как кальций и магний.
В настоящее время для поддержания эксплуатационных качеств и надежности накипь нужно удалять из устройств. Нарастание накипи на поверхностях испарения внутри устройства будет оказывать негативное влияние на нагревательные качества устройства, поскольку накипь будет изолировать нагревательные элементы и может также забивать каналы. Во многих случаях накипь будет нарастать на нагревательном элементе, поскольку именно там происходит испарение. Накипь может удерживаться на нагревательном элементе или поверхности испарения или она может отслаиваться и становиться рыхлой внутри устройства.
Кроме того, когда воду нагревают, она может взаимодействовать с любой накопившейся накипью, а это может приводить к образованию пены, и нагретая вода и пар могут также переносить примеси, такие как небольшие кусочки накипи. Такая пена и/или примеси, которые могут переноситься паром, могут оставлять следы и пачкать любую одежду или другой материал, который подвергается обработке, а также вызывать закупоривания в других частях устройства.
В настоящее время накипь нужно удалять посредством использования чистящего средства, такого как разбавленная кислота, или посредством механического соскабливания накипи с поверхностей испарения. В качестве альтернативы, перед заливанием в устройство вода может подвергаться обработке, для того чтобы удалить примеси и другие растворенные вещества и тем самым уменьшить или устранить проблемы накипи. Однако все эти способы предусматривают затраты сил и средств и являются лишь частично эффективными. Накипь значительно уменьшает срок службы и эффективность устройств, генерирующих пар.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание устройства для генерирования пара, устройства, содержащего устройство для генерирования пара и способа генерирования пара, которые уменьшают или устраняют вышеупомянутые проблемы. Изобретение описывается посредством независимых пунктов формулы изобретения, при этом зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, описано устройство для генерирования пара, содержащее впуск для воды, поверхность испарения и нагреватель, расположенный рядом с упомянутой поверхностью испарения, так что вода, подаваемая на поверхность испарения через упомянутый впуск для воды, образует пленку на поверхности испарения и испаряется, причем упомянутая поверхность испарения имеет криволинейный профиль, так что во время использования упомянутого устройства накипь, отделившаяся от поверхности испарения, сваливается с упомянутой поверхности испарения.
Вода подается на поверхность испарения, где она образует пленку и испаряется. При этом любая накипь, образующаяся в результате данного процесса испарения, будет сваливаться с поверхности испарения, что означает, что отделившаяся накипь удаляется с того места, где вода испаряется. Таким образом, накипь удаляется с поверхности испарения в участок, который является отделенным от процесса испарения. Это означает, что пар, который генерируется, будет содержать меньше примесей, и проблема пенообразования, вызываемая накипью, также устраняется. Кроме того, поверхность испарения не будет изолироваться или повреждаться накипью, и нагревательные качества устройства будут сохраняться в течение более длительного времени.
Криволинейный профиль поверхности испарения будет затруднять сцепление накипи с поверхностью испарения, а также будет облегчать сваливание отделившейся накипи с поверхности испарения. Упомянутый криволинейный профиль будет означать, что накипь становится более чувствительной к температурному удару, вызываемому холодной водой и нагретой поверхностью испарения.
Испарение водяной пленки с поверхности испарения означает, что вода быстрее превращается в пар. Кроме того, любая рыхлая накипь на поверхности испарения будет сталкиваться в примыкающий участок сбора накипи посредством водяной пленки на поверхности испарения и посредством образующегося пара. Кроме того, водяная пленка, образуемая на поверхности испарения, холодная по сравнению с поверхностью испарения, и поэтому любая накипь на поверхности испарения будет подвергаться температурному удару. То есть охлаждающее воздействие воды (по меньшей мере пока она испаряется) и нагревающее воздействие поверхности испарения будут вызывать термические напряжения и деформации в любой накипи, которая образовалась на поверхности испарения, и вынуждать ее разрушаться и отделяться от поверхности испарения, перед сваливанием с поверхности испарения.
Относительно толстый слой накипи будет испытывать больший температурный удар, поскольку градиент температуры сквозь слой накипи, вызываемый нагретой поверхностью испарения и водой, будет больше, и слой накипи будет обладать меньшей гибкостью. Более тонкий слой накипи будет с меньшим градиентом температуры и большей гибкостью, то есть меньшим термическим напряжением. Однако величина термического напряжения может быть увеличена посредством поддержания стабильно высокой температуры нагретой поверхности испарения. Таким образом, нагретая поверхность испарения и впуск для воды могут быть выполнены так, что накипь отделяется от поверхности испарения, как только она достигнет заданной минимальной толщины и до того, как она достигнет заданной максимальной толщины, гарантируя, что накипь не будет нарастать на поверхности испарения.
Упомянутое устройство может дополнительно содержать участок сбора накипи, расположенный рядом с поверхностью испарения, для сбора отделившейся накипи, которая свалилась с упомянутой поверхности испарения. Таким образом, отделившаяся накипь, которая свалилась с поверхности испарения, собирается в упомянутом участке сбора накипи. Следовательно, накипь собирается в участке, удаленном от наросшей накипи, а это устраняет вышеописанные проблемы испарения воды в присутствии наросшей накипи. Кроме того, упомянутый участок сбора накипи может быть приспособлен для удерживания заданного объема отделившейся накипи, который соответствует некоторому сроку службы или периодичности технического обслуживания изделия.
Упомянутый впуск для воды может быть приспособлено для подачи воды на поверхность испарения со скоростью, при которой по существу вся вода испаряется на поверхности воды и не попадает в участок сбора накипи. Следовательно, в участок сбора накипи, где скапливается отделившаяся накипь, вода не попадает или попадает в очень малом количестве. Это сохраняет испарение воды отделенным от скопления накипи и вышеописанные недостатки устраняются.
Элемент испарения и участок сбора накипи могут быть расположены так, что поверхность испарения наклонена к участку сбора накипи. Наклонная поверхность позволит отделившейся накипи легче сваливаться с поверхности испарения в участок сбора накипи. Накипь будет перемещаться в участок сбора накипи посредством силы гравитации, посредством водяной пленки, которая будет перемещаться вниз по наклонной поверхности до тех пор, пока не испарится, и посредством силы пара, образующегося при испарении воды.
Упомянутое устройство может дополнительно содержать корпус, в котором образована паровая камера, причем упомянутая поверхность испарения образована на элементе испарения, который проходит в упомянутую паровую камеру с одной стороны упомянутого корпуса, а упомянутый участок сбора накипи образован внутри упомянутой паровой камеры, рядом с упомянутым элементом испарения. Таким образом, участок сбора накипи и поверхность испарения образованы внутри корпуса, который может быть использован для поддерживания пара под давлением или для направления его к насадке или подобному устройству. Накипь будет скапливаться в участке сбора накипи внутри упомянутой камеры, и данный участок может быть выполнен с объемом, достаточным, чтобы позволять накипи скапливаться без затруднения процесса испарения.
Упомянутый впуск для воды может быть приспособлено для подачи воды на два или более участков поверхности испарения. Вода, подаваемая на поверхность испарения, будет охлаждать поверхность испарения в этом месте и будет также охлаждать любую накипь, которая образовалась на поверхности испарения в этом месте. Таким образом, подача воды на два или более участков поверхности испарения будет приводить к разным скоростям охлаждения накипи, а это будет вызывать температурный удар, который будет разрушать накипь так, что она может сваливаться в участок сбора накипи.
Упомянутый впуск для воды может быть приспособлено для подачи воды попеременно на два или более участков поверхности испарения. Подача воды попеременно на два или более участков поверхности испарения позволяет температуре поверхности испарения увеличиваться в период, когда вода не подается на один участок поверхности испарения. Таким образом, температура данного участка поверхности испарения будет увеличиваться, чтобы вызывать температурный удар в любой накипи, когда вода после этого подается на данный участок поверхности испарения. Таким образом, упомянутый впуск для воды может непрерывно подавать воду на поверхность испарения, поскольку всегда существует по меньшей мере один участок поверхности испарения, который находится при достаточно высокой температуре для вызывания температурного удара в любой накипи. Такой вариант осуществления будет гарантировать, что температурный удар, определяемый температурой поверхности испарения, будет всегда находиться в пределах заданных минимального и максимального значений, независимо от любого изменения в использовании упомянутого устройства.
Упомянутый впуск для воды может быть приспособлено для подачи воды одновременно на два или более участков поверхности испарения. Подача воды одновременно на два или более участков поверхности испарения, например, посредством разбрызгивания воды на поверхность испарения, будет приводить к разным скоростям охлаждения в разных участках поверхности испарения и любой накипи, которая образовалась на поверхности испарения. Это будет вызывать разрушение и отделение накипи так, что она может сваливаться с поверхности испарения.
Криволинейный профиль поверхности испарения может быть приспособлен для обеспечения заданного расхода пара. Требуемая кривизна поверхности испарения зависит от площади водяной пленки, которая зависит от требуемой паропроизводительности устройства. Слой накипи будет образовываться на участке поверхности испарения, на котором образуется водяная пленка, причем меньшая площадь поверхности испарения для испарения воды потребует меньшей кривизны, а большая площадь поверхности испарения для испарения воды потребует большей кривизны для обеспечения эффективного разрушения накипи. Кроме того, отделившаяся накипь может легко перемещаться по криволинейной поверхности испарения, сваливаясь с поверхности испарения.
Поверхность испарения может содержать куполообразный профиль. Куполообразный профиль означает, что вода, подаваемая на поверхность испарения, будет стекать по существу равномерно по всем участкам поверхности испарения, так что ровная водяная пленка образуется и испаряется. Кроме того, куполообразный профиль означает, что отделившаяся накипь будет продвигаться вниз по куполу посредством водяной пленки и посредством любого пара, образующегося на поверхности испарения, когда пар удаляется от поверхности испарения. Таким образом, куполообразная форма поверхности испарения, вода и пар будут продвигать любую отделившуюся накипь так, что она сваливается с поверхности испарения.
Поверхность испарения может содержать один или более участков с углубленными элементами. Поверхность испарения может быть снабжена углубленными участками, такими как пазы или углубления, которые будут препятствовать любому отклонению в направлении, в котором вода перемещается по поверхности испарения. Предпочтительно образовать тонкую водяную пленку над максимально возможной площадью поверхности испарения, поскольку данная пленка обеспечивает быстрое испарение воды, вызывает максимальный температурный удар в любой накипи на поверхности испарения и предотвращает попадание воды в участок сбора накипи. Благодаря снабжению поверхности испарения одним или несколькими углубленными участками поток воды будет более распределенным, и любой преобладающий поток будет нарушен и более равномерно распределен.
Упомянутый участок сбора накипи может быть расположен вокруг периферии поверхности испарения. Следовательно, отделившаяся накипь перемещается за пределы поверхности испарения и в сторону от места испарения воды.
Упомянутое устройство может дополнительно содержать встроенный нагревательный элемент, расположенный рядом с поверхностью испарения. Благодаря встраиванию нагревательного элемента рядом с поверхностью испарения уменьшается время задержки между включением нагревателя и моментом, когда поверхность испарения достигает требуемой температуры, что позволяет устройству быстро реагировать на охлаждение поверхности испарения и поддерживать достаточно высокую температуру. Кроме того, близость встроенного нагревателя к поверхности испарения будет увеличивать температурный удар, оказываемый на любую накипь, которая находится на поверхности испарения. Это будет способствовать разрушению и отделению данной накипи, так что она может сваливаться с поверхности испарения.
Упомянутое устройство может дополнительно содержать датчик для определения температуры поверхности испарения и контроллер, приспособленный для приведения в действие нагревательного элемента в зависимости определяемой температуры поверхности испарения. Таким образом, упомянутое устройство способно поддерживать стабильную высокую температуру на поверхности испарения и испарять воду с требуемой скоростью, а также вызывать температурный удар в любой накипи на поверхности испарения. Кроме того, поддержание стабильной высокой температуры будет гарантировать, что по существу вся вода, подаваемая на поверхность испарения, испаряется на поверхности испарения и не достигает участка сбора накипи, где собирается накипь.
Поверхность испарения может содержать стенку с изменяющейся толщиной, так что когда поверхность испарения подвергается нагреванию или охлаждению во время использования, термическое расширение будет вызывать нерегулярное изменение размера и/или формы поверхности испарения, чтобы отделять накипь от поверхности испарения. Таким образом, расширение и сжатие поверхности испарения будет вынуждать любую накипь, образовавшуюся на поверхности испарения, разрушаться и отделяться, так что она может сваливаться с поверхности испарения.
Упомянутое устройство может дополнительно содержать камеру сбора накипи и канал, расположенный так, что когда упомянутое устройство поворачивают из рабочего положения, в котором вода подается на поверхность испарения, в исходное положение, в котором вода не подается на поверхность испарения, накипь, отделившаяся от поверхности испарения, будет проходить вдоль упомянутого канала в упомянутую камеру сбора накипи, которая приспособлена для удерживания упомянутой накипи. Таким образом, отделившаяся накипь может перемещаться из зоны поверхности испарения и собираться в камере сбора накипи, которая может быть удалена от поверхности испарения, где происходит испарение. Накипь может перемещаться во время использования устройства, и перемещение накипи будет дополнительно уменьшать любое взаимодействие между водой и паром и скопившейся накипью.
Упомянутый канал может дополнительно содержать наклоненный элемент, расположенный так, что накипь, перемещающаяся вдоль упомянутого канала, может перемещаться в направлении от поверхности испарения к камере сбора накипи по первой поверхности испарения упомянутого наклоненного элемента, при этом обратное перемещение накипи от камеры сбора накипи к поверхности испарения предотвращается посредством второй поверхности испарения упомянутого наклоненного элемента. Упомянутый наклоненный элемент будет удерживать скопившуюся накипь в камере сбора накипи и таким образом отделять ее от поверхности испарения и процесса испарения. Таким образом, уменьшается взаимодействие между водой и паром и скопившейся накипью, и дополнительно решаются вышеописанные проблемы.
Упомянутая камера сбора накипи может быть выполнена с возможностью открытия, чтобы позволять пользователю удалять накипь из камеры сбора накипи. Таким образом, пользователь может удалять скопившуюся накипь из камеры сбора накипи и дополнительно увеличивать продолжительность эксплуатации устройства и уменьшать взаимодействие между паром и скопившейся накипью.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, описано устройство для подачи пара на предмет, причем упомянутое устройство содержит устройство для генерирования пара по любому предыдущему пункту.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, описан способ генерирования пара, причем упомянутый способ включает этапы:
создания поверхности испарения с нагревателем, расположенным рядом с упомянутой поверхностью испарения;
размещения впуска для воды для подачи воды на поверхность испарения так, что, во время использования упомянутого устройства, упомянутая вода образует пленку на поверхности испарения, и испаряется; и
образования поверхности испарения так, что, во время использования устройства, накипь, отделившаяся от поверхности испарения, сваливается с поверхности испарения.
Эти и другие аспекты изобретения станут понятными из и будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны ниже, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:
Фиг. 1 показывает устройство для генерирования пара, которое известно из US5613309;
Фиг. 2 показывает поперечный разрез устройства для генерирования пара в соответствии с изобретением;
Фиг. 3 показывает вид сверху части устройства, показанного на фиг. 2;
Фиг. 4а показывает поперечный разрез варианта осуществления устройства для генерирования пара, содержащего поверхность испарения с углубленным участком;
Фиг. 4b показывает поперечный разрез варианта осуществления устройства для генерирования пара, содержащего поверхность испарения с множеством углубленных участков;
Фиг. 5а показывает поперечный разрез парового утюга, содержащего устройство, показанное на фиг. 2 и 3, размещенного в рабочем положении;
Фиг. 5b показывает паровой утюг, показанный на фиг. 4, размещенного в исходном положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 показывает паровой утюг 1, который известен из US5613309. Паровой утюг 1 содержит подошву 2 с рядом отверстий 3, через которые может проходить пар, который должен передаваться на разглаживаемую одежду. Паровой утюг 1 содержит камеру 4 генерирования пара, расположенную в центре над подошвой 2, и паровой канал 5, который проходит вокруг подошвы 2 и соединяет камеру 4 генерирования пара с отверстиями 3. Нагревательный элемент 6 расположен вокруг бокового края 7 камеры 4 генерирования пара для испарения воды в камере 4 генерирования пара.
Камера 4 генерирования пара содержит устройство 8 дозирования капель воды, которое подает капли воды из резервуара для воды в камеру 4 генерирования пара, где происходит испарение воды. Камера 4 генерирования пара содержит также разделительное устройство 9, которое, для ясности, показано расположенным внутри камеры 4 генерирования пара и также извлеченным из парового утюга 1. Разделительное устройство 9 содержит две противоположно направленные наклонные поверхности 10, 11 испарения, соединенные в ребре 12, которое расположено под устройством 8 дозирования капель воды. Разделительное устройство 9 разделяет капли воды по существу равномерно, так что вода стекает по обеим наклонным поверхностям 10, 11 испарения разделительного устройства 9 и скапливается внутри камеры 4 генерирования пара в нижней части разделительного устройства 9, около бокового края 7 камеры 4 генерирования пара, там где расположен нагреватель 6. Таким образом, вода превращается в пар на наклонных поверхностях 10, 11 испарения разделительного устройства 9 и из объемов, образовавшихся в нижней части наклонных поверхностей 10, 11 испарения, около бокового края 7 камеры 4 и нагревательного элемента 6.
При этом, поскольку вода превращается в пар на наклонных поверхностях 10, 11 испарения разделительного устройства 9 и в объемах, образовавшихся в нижней части камеры 4 генерирования пара, около нагревательного элемента 6, в этих участках образуется и скапливается накипь. По мере того как накипь нарастает, интенсивность парообразования устройства будет снижаться, поскольку накипь изолирует нагревательный элемент 6 и уменьшает скорость передачи тепла из нагревательного элемента 6 в наклонные поверхности 10, 11 испарения и затем в воду. В конечном итоге, если не производить очистку и техническое обслуживание, то устройство перестанет работать, поскольку нагревательный элемент 6 будет перегреваться или будет не способен передавать достаточную тепловую энергию для испарения воды и генерирования пара. Кроме того, поскольку при нагревании и испарении воды накипь в упомянутом участке будет нарастать, образующийся пар будет переносить частицы и при взаимодействии воды и пара с накопившейся накипью будет образовываться пена, как было описано выше.
Срок службы устройства, описанного со ссылкой на фиг. 1, будет ограничиваться накипью, которая будет нарастать на нагреваемых поверхностях испарения в камере 4 генерирования пара.
Фиг. 2 показывает пример устройства 13 для генерирования пара в соответствии с изобретением. Устройство 13 содержит корпус, образованный из первой детали 14 и второй детали 15, которые прикрепляются друг другу посредством болтов, которые проходят через фланец 16 на внешнем крае каждой детали 14, 15, образуя внутреннюю паровую камеру 17. В данном примере, первая и вторая детали 14, 15 корпуса имеют круглую форму и соединены по кольцеобразному фланцу 16, хотя необходимо понимать, что корпус 14, 15 и паровая камера 17 могут иметь любую форму, например, корпус может иметь квадратную, прямоугольную или любую другую форму. Соединение между первой и второй деталями 14, 15 корпуса может включать резиновое уплотнение 18 или прокладку, которая расположена между фланцами 16 каждой из первой и второй деталей 14, 15, так что паровая камера 17 уплотнена. В паровой камере 17 осуществляется генерирование пара, причем можно генерировать пар среднего или высокого давления, в зависимости от применения устройства. Следовательно, корпус должен быть изготовлен из пригодного материала и выполнен соответствующим образом. Например, первая и вторая части 14, 15 корпуса могут быть изготовлены из полимерного материала или металла, такого как алюминий. В качестве альтернативы, первая и вторая детали 14, 15 корпуса могут быть изготовлены из разных материалов, например, первая деталь 14 может содержать литой и механически обработанный алюминий, а вторая деталь 15 может быть изготовлена из полимерного материала. В любом случае материалы должны быть пригодны для безопасной работы под воздействием температуры и давления, связанных с применением упомянутого устройства для генерирования пара.
Как показано на фиг. 2, вторая деталь 15 корпуса, которая представляет собой по существу крышку, содержит впуск 19 для воды, который подает воду в паровую камеру 17, как будет более подробно описано ниже. Вторая деталь 15 корпуса может также содержать клапан 20 сброса давления и выпускное отверстие 21 для пара. Клапан 20 сброса давления является важным предохранительным элементом и приспособлен для открытия, когда давление в паровой камере 17 превышает заданный безопасный уровень. Необходимо понимать, что, в качестве альтернативы, клапан 20 сброса давления может быть встроен в выпускное отверстие 21 для пара или предусмотрен в первой детали 14 корпуса.
Выпускное отверстие 21 для пара может быть соединено с любым устройством, шлангом, трубкой, трубой или другим средством для подачи, использования или перемещения пара. Например, выпускное отверстие 21 для пара может передавать пар из паровой камеры 17 в паровой канал подошвы парового утюга, по аналогии с утюгом, описанным со ссылкой на фиг. 1. В качестве альтернативы, выпускное отверстие 21 для пара может передавать пар из паровой камеры 17 в шланг, подсоединенный к паровой насадке, такой как рукоятка дозирования пара, для подачи пара на одежду или другие предметы. Необходимо понимать, что, в качестве альтернативы, выпускное отверстие 21 для пара может быть предусмотрено в первой детали 14 корпуса. Кроме того, упомянутое устройство может дополнительно содержать множество выпускных отверстий для пара для подачи пара в множество устройств или насадок.
Первая деталь 14 корпуса содержит элемент 22 испарения, который нагревает и испаряет воду, подаваемую в паровую камеру 17, и участок 23 сбора накипи, который будет более подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 2.
Как показано на фиг. 2, первая деталь 14 корпуса содержит элемент 22 испарения, который окружен участком 23 сбора накипи. В частности, первая деталь 14 корпуса содержит центральный выступ, который проходит в паровую камеру 17 по направлению к впуску 19 для воды, образованному во второй детали 15 корпуса. Данный выступ образует элемент 22 испарения и приспособлен для испарения воды, подаваемой в паровую камеру 17 через впуск 19 для воды. Остальная часть первой детали 14 корпуса образует кольцевой участок вокруг выступающего элемента 22 испарения, который представляет собой участок 23 сбора накипи. В данном примере, впуск 19 для воды образован в центре в круглой второй детали 15 корпуса, а элемент 22 испарения образован в центре в первой детали 14 корпуса, при этом участок 23 сбора накипи представляет собой кольцевой участок, который расположен рядом с и окружает элемент 22 испарения. Однако необходимо понимать, что впуск 18 для воды и элемент 22 испарения могут быть образованы в любом положении внутри паровой камеры 17, и участок 23 сбора накипи будет занимать пространство, расположенное рядом с и окружающее элемент 22 испарения с любой стороны.
Элемент 22 испарения, который выступает из первой детали 14 корпуса в паровую камеру 17, содержит криволинейную поверхность 24 испарения, которая направлена к впуску 19 для воды так, что вода 25, подаваемая в паровую камеру 27, попадает на поверхность 24 испарения. Таким образом, поверхность 24 испарения расположена на другом уровне относительно участка 23 сбора накипи. Поверхность 24 испарения подвергается нагреванию, и на этой нагретой поверхности 24 испарения вода 25 образует пленку, которая испаряется, образуя пар. В частности, впуск 19 для воды расположено непосредственно над поверхностью 24 испарения, так что под действием гравитации и/или давления вода падает из впуск 19 для воды на поверхность 24 испарения.
Впуск 19 для воды может быть приспособлено для капельной подачи воды 25 на поверхность 24 испарения с регулярной интенсивностью. В качестве альтернативы, впуск 19 для воды может быть приспособлено для подачи постоянной струи воды 25 на поверхность 24 испарения. В качестве альтернативы, впуск 19 для воды может быть приспособлено для разбрызгивания воды 25 на поверхность 24 испарения элемента 22 испарения, так что вода 25 подается на поверхность 24 испарения одновременно в множество участков. В качестве альтернативы, может быть предусмотрено несколько впусков для подачи воды 25 в множество участков на поверхности 24 испарения. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен один впуск, который выполнен с возможностью перемещения, так что он может быть перемещен для подачи воды 25 в разные участки на поверхности 24 испарения. В любом случае, вода 25 подается в паровую камеру 17 таким образом, что на поверхности 24 испарения элемента 22 испарения образуется водяная пленка, и данная водяная пленка подвергается нагреванию и испарению. Таким образом, по существу вся вода 25, подаваемая в паровую камеру 17, испаряется на поверхности 24 испарения элемента 22 испарения и не затекает в участок 23 сбора накипи. Таким образом, в участок 23 сбора накипи вода по существу не проходит и поэтому вода не может взаимодействовать со скопившейся накипью, образуя пену и загрязненный пар.
В некоторых из вышеописанных примеров вода 25 подается на поверхность 24 испарения в множество участков на поверхности 24 испарения. То есть множество капель воды или множество струй воды контактируют с поверхностью испарения в разных участках. Это может быть достигнуто посредством разбрызгивания или посредством множества впусков для воды. Это может происходить одновременно, например, если впуск 19 для воды разбрызгивает воду на поверхность 24 испарения, то множество капель воды будут одновременно попадать на поверхность 24 испарения. С другой стороны, вода 25 может последовательно подаваться в множество участков на поверхности 24 испарения. Так или иначе, вода 25 будет охлаждать разные участки поверхности 24 испарения, и накипь на поверхности 24 испарения, с разными скоростями и в разных степенях. То есть участки поверхности 24 испарения, которые непосредственно снабжаются водой, будут охлаждаться быстрее, чем другие участки поверхности 24 испарения, что будет вынуждать накипь на поверхности 24 испарения охлаждаться с разными скоростями. Такое неодинаковое охлаждение и нагревание будет приводить к напряжениям и деформациям в накипи, которые будут вынуждать накипь разрушаться и отделяться от поверхности 24 испарения и сваливаться в участок 23 сбора накипи.
Впуск 19 для воды соединено с резервуаром 39 для воды, который обеспечивает воду для генерирования пара. Впуск 19 для воды может быть образовано в резервуаре 39 для воды, который расположен непосредственно над второй деталью 15 корпуса. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 2, резервуар 39 для воды может быть удален от корпуса, и трубка или труба 40 может соединять резервуар 39 для воды с впуском 19 для воды. Дополнительно может быть предусмотрен насос 41 для перемещения воды из резервуара 39 для воды во впуск 19 для воды. Насос 41 может быть также приспособлен для дозирования или повышения давления воды так, чтобы скорость подачи воды через впуск отверстие 19 для воды находилась в соответствии с устройством. Дополнительно, клапан или другое средство регулирования скорости подачи воды через впуск 19 для воды может быть предусмотрено в трубке 40 или впуске 19 для воды или в резервуаре 39 для воды или любом другом месте.
Размеры и площадь поверхности 24 испарения на элементе 22 испарения выбирают так, чтобы обеспечить необходимую интенсивность генерирования пара. Требуемая интенсивность генерирования пара будет зависеть от применения устройства, ограничений по давлению корпуса, максимальной скорости подачи воды и размеров устройства. Однако, в качестве рекомендации, эксперименты показали, что для генерирования пара исходя из скорости подачи воды 30 г/мин, потребуется круглая поверхность испарения с диаметром 49 мм, нагреваемая до 180°С, или с диаметром 70 мм, нагреваемая до 150°С. Поверхность 24 испарения имеет достаточный размер и температуру для испарения по существу всей воды 25, которая подается на поверхность 24 испарения, так что в участок 23 сбора накипи, окружающий элемент 22 испарения, попадает очень мало воды или вода вообще не попадает.
Элемент 22 испарения, в частности поверхность 24 испарения, на которую через впуск 19 для воды подается вода 25, подвергается нагреванию посредством электрического нагревателя. В данном примере, электрический нагревательный элемент 26 встроен в элемент 22 испарения, так что поверхность 24 испарения подвергается нагреванию, чтобы испарять воду, подаваемую в паровую камеру 17 через впуск 19 для воды. Может быть также предусмотрено устройство 27, чувствительное к температуре, для измерения температуры элемента 22 испарения и в частности температуры поверхности 24 испарения. Устройство 27, чувствительное к температуре, может быть расположено на наружной поверхности испарения первой детали 14 корпуса, при этом сделана поправка на уменьшающийся градиент температуры между поверхностью 24 испарения и упомянутой наружной поверхностью испарения. В качестве альтернативы, устройство 27, чувствительное к температуре, может быть расположено так, что непосредственно измеряет температуру элемента испарения чуть ниже поверхности 24 испарения или на самой поверхности 24 испарения.
Таким образом, контроллер способен управлять нагревательным элементом 26 для поддержания стабильной высокой температуры на поверхности 24 испарения, которая приспособлена для испарения по существу всей воды, которая попадает в паровую камеру 17 через впуск 19 для воды и на поверхность 24 испарения. Таким образом, предотвращается попадание по существу всей воды в участок 23 сбора накипи вокруг элемента 22 испарения. Кроме того, нагревательный элемент 26 расположен вблизи поверхности 24 испарения так, что поверхность 24 испарения подвергается нагреванию, но поверхность испарения в пределах участка 23 сбора накипи не нагревается. Таким образом, из участка 23 сбора накипи вода не испаряется, и пар не будет генерироваться в присутствии скопившейся накипи. Участок 23 сбора накипи будет прогреваться до температуры выше комнатной вследствие генерирования пара в паровой камере 17, однако участок 23 сбора накипи не подвергается нагреванию непосредственно нагревательным элементом 26, так что в участке 23 сбора накипи испарение будет незначительным или вообще не будет испарения.
Как было описано выше, когда вода 25 подается в паровую камеру 17 через впуск 19 для воды, она будет падать на поверхность 24 испарения нагреваемого элемента 22 испарения и будет образовывать водяную пленку на поверхности 24 испарения, которая при испарении превращается в пар. Пар будет выходить из паровой камеры 17 через выпускное отверстие 21 для пара или другое средство, предусмотренное для удаления пара из паровой камеры 17. Если в устройстве, показанном на фиг. 2, используется загрязненная вода, то при испарении воды на поверхности 24 испарения неизбежно образуется накипь. Однако, как будет описано ниже, конфигурация элемента 22 испарения будет предотвращать нарастание накипи на поверхности 24 испарения и таким образом устранять вышеописанные проблемы нарастания накипи.
В примере, показанном на фиг. 2, поверхность 24 испарения куполообразная и криволинейная, так что она наклонена вниз к участку 23 сбора накипи вокруг элемента 22 испарения. Такой выпуклый куполообразный профиль означает, что любая накипь, которая образовалась и отделилась от поверхности 24 испарения, будет сваливаться с поверхности 24 испарения в участок 23 сбора накипи. Любая рыхлая накипь на поверхности 24 испарения будет продвигаться к участку 23 сбора накипи посредством воды 25, подаваемой на поверхность 24 испарения, посредством пара, образующегося на поверхности 24 испарения, и посредством гравитации, которая будет затягивать накипь по поверхности 22 испарения и в участок 23 сбора накипи. Кроме того, криволинейный куполообразный профиль поверхности 24 испарения будет затруднять нарастание накипи на поверхности 24 испарения, поскольку криволинейный профиль будет создавать напряжения и деформации в накипи, которые будут ее разрушать. Как только накипь отделилась от поверхности 24 испарения, она будет сваливаться в участок 23 сбора накипи вокруг элемента 24 испарения, как было описано выше.
Хотя вышеприведенное описание описывает рыхлую отделившуюся накипь, сваливающуюся с поверхности 24 испарения в участок 23 сбора накипи, необходимо понимать, что накипь может удаляться с поверхности испарения сталкиваемая водой и/или паром или она может скользить по поверхности 24 испарения и в участок 23 сбора накипи. В любом случае, рыхлая отделившаяся накипь будет сваливаться с поверхности 24 испарения по направлению к участку 23 сбора накипи.
Необходимо понимать, что, в качестве альтернативы, элемент 22 испарения может быть снабжен поверхностью испарения, которая имеет наклонную, коническую или пирамидальную или любую другую форму. В любом случае, поверхность 24 испарения должна быть расположена под наклоном к примыкающему участку 23 сбора накипи, так что отделившаяся накипь сваливается с поверхности 24 испарения и в участок 23 сбора накипи.
Необходимо понимать, что упомянутое устройство приспособлено для удерживания пара в камере под давлением, которое выше атмосферного давления, так что пар может быть выпущен в любое время. В этом случае впуск 19 для воды может быть приспособлено для открытия и впуска воды в паровую камеру, когда давление в камере падает ниже некоторого уровня. Кроме того, необходимо учитывать, что при повышении давления температура кипения воды увеличивается, так что нагреватель и другие элементы нужно выбирать и/или выполнять в соответствии с требуемым давлением и температурой. Необходимо понимать, что максимальное давление пара можно регулировать посредством регулирования температуры поверхности 24 испарения и скорости подачи воды через впуск 19 для воды.
В альтернативном примере, впуск 19 для воды может открываться в тех случаях, когда устройство находится в использовании или когда пользователь открывает впуск 19 для воды, чтобы позволять пару выходить из выпускного отверстия для пара. Таким образом, пар выпускается «по требованию», и пользователю не нужно ждать, пока будет достигнуто требуемое давление перед использованием устройства.
Перемещение рыхлой накипи с поверхности 24 испарения в окружающий участок 23 сбора накипи означает, что предотвращается нарастание накипи на поверхности 24 испарения. Вместо этого накипь собирается в участке 23 сбора накипи, который является отделенным от нагреваемой поверхности 24 испарения, на которой образуется пар, и поэтому вода 25 не испаряется в присутствии скопления накипи. Кроме того, устраняется также негативные эффекты накипи, действующей как изолирующий материал на поверхности 24 испарения, и производительность и эффективность нагревательного элемента 26 со временем не снижаются.
В примере, показанном на фиг. 2, нагревательный элемент 26 встроен в элемент 22 испарения так, что он находится в непосредственной близости от поверхности 24 испарения. Это означает, что сама поверхность 24 испарения поддерживается при высокой температуре и нагревательный элемент 26 способен быстро нагревать поверхность 24 испарения, когда температура падает, что происходит в том случае, когда вода подается на поверхность 24 испарения и испаряется. Близость нагревательного элемента 26 к поверхности 24 испарения уменьшает время задержки между включением нагревательного элемента 26 и последующим увеличением температуры поверхности 24 испарения. Следовательно, упомянутое устройство способно лучше регулировать температуру поверхности 24 испарения и поддерживать высокую температуру, позволяя поверхности 24 испарения испарять всю воду, которая подается на поверхность 24 испарения, и предотвращать попадание воды в участок 23 сбора накипи, окружающий элемент 22 испарения.
Элемент 22 испарения может также включать в себя датчик 27 температуры, который может быть встроен в элемент 22 испарения или расположен вблизи поверхности 24 испарения. Датчик 27 температуры приспособлен для быстрого обнаружения любого падения температуры на поверхности 24 испарения, и контроллер приспособлен для регулирования мощности нагревательного элемента 26 в соответствии с этим. Нагревательный элемент 26 может представлять собой двухпозиционный нагреватель, в этом случае нагревательный элемент 26 включается, когда температура поверхности 24 испарения падает ниже заданной величины, и выключается, когда упомянутая температура повышается выше заданной величины. В качестве альтернативы, нагревательный элемент 26 может иметь переменную выходную мощность, так что можно поддерживать более стабильную температуру на поверхности 24 испарения. Таким образом, температуру поверхности 24 испарения элемента 22 испарения можно точно поддерживать на достаточно высоком уровне, для того чтобы испарять воду 25, подаваемую на поверхность 24 испарения, прежде чем она достигнет участка 23 сбора накипи. Следовательно, в участке 23 сбора накипи вода не будет скапливаться или будет скапливаться по меньшей мере в очень незначительном количестве.
Кроме того, высокая температура поверхности 24 испарения и стабильность данной температуры означает, что накипь с меньшей вероятностью будет задерживаться на самой поверхности 24 испарения, а будет отделяться и разрушаться, превращаясь в хлопья и порошок, которые будут перемещаться в участок 23 сбора накипи, окружающий элемент 22 испарения. Постоянная высокая температура поверхности 24 испарения в сочетании с относительно низкой температурой воды 25, подаваемой на поверхность 24 испарения, означает, что любая накипь на поверхности 24 испарения будет подвергаться сильному температурному удару, который будет разрушать и отделять любую накипь. Любая накипь, образующаяся на поверхности 24 испарения, будет иметь другой коэффициент термического расширения относительно материала самой поверхности 24 испарения. Следовательно, когда вода 25 подается на поверхность 24 испарения, накипь будет охлаждаться с другой скоростью по сравнению с материалом поверхности 24 испарения и затем будет нагреваться с другой скоростью, когда тепловая энергия передается в воду. Это будет вызывать разную степень сжатия и расширения накипи по сравнению с поверхностью 24 испарения, которая будет вызывать напряжения и деформации в накипи, вынуждая ее разрушаться на частицы и отделяться от поверхности 24 испарения, которые затем перемещаются в участок 23 сбора накипи, как было описано выше. Даже если материал поверхности 24 испарения не подвергается сколько-нибудь значительному сжатию, когда вода подается на поверхность 24 испарения, любая скопившаяся накипь будет охлаждаться водой, и термический удар такого неодинакового охлаждения будет разрушать накипь и позволять ей перемещаться в участок 23 сбора накипи.
Кроме того, поскольку в слое накипи на поверхности 24 испарения образуются трещины и щели, вода 25, подаваемая на поверхность 24 испарения, будет проникать через эти трещины и щели на поверхность 24 испарения. Когда данная вода контактирует с поверхностью 24 испарения, она будет испаряться и увеличиваться в объеме, когда она превращается в пар. Этот пар будет сталкивать накипь с поверхности 24 испарения и обеспечивает дополнительную силу, действующую так, чтобы разрушать накипь и сталкивать ее с поверхности 24 испарения и в участок 23 сбора накипи.
Как было описано выше, в одном примере впуск 19 для воды или множество впусков для воды могут быть приспособлены для подачи воды на поверхность 24 испарения в множество участков. Это может быть достигнуто при использовании множества впусков для воды, одного впуска для воды, которое разбрызгивает воду на поверхность испарения, или одного подвижного впуска для воды. Подача воды в множество участков на поверхности испарения приводит к неодинаковому охлаждению слоя накипи и поверхности 24 испарения, неодинаковому нагреванию воды и неравномерному генерированию пара на поверхности 24 испарения. Это увеличивает величину напряжений и деформаций, создаваемых в слое накипи, вынуждающих накипь разрушаться так, что она сваливается в участок 23 сбора накипи.
В другом примере, элемент 22 испарения, включающий в себя поверхность 24 испарения, может быть приспособлен для изменения своей формы при термическом нагревании и охлаждении. В частности, элемент 22 испарения может быть выполнен так, что когда он подвергается нагреванию, термическое расширение элемента 22 испарения вызывает регулярное или нерегулярное изменение формы поверхности 24 испарения. В этом случае, регулярное изменение формы будет происходить тогда, когда поверхность 24 испарения расширяется в одинаковой степени в каждом направлении, т.е. она подвергается регулярному тепловому расширению и/или сжатию. С другой стороны, нерегулярное изменение формы будет происходить в том случае, если элемент 22 испарения и поверхность 24 испарения приспособлены для расширения в одном направлении больше, чем в другом. Например, стенки элемента 22 испарения и/или поверхности 24 испарения могут иметь изменяющуюся толщину, так что при нагревании одни участки будут расширяться больше чем другие, вызывая нерегулярное изменение формы поверхности 24 испарения. В любом случае, термическое расширение и/или сжатие будет разрушать любую накипь, которая образовалась на поверхности 24 испарения, которая будет сваливаться в участок 23 сбора накипи.
Поверхность 24 испарения дополнительно может быть снабжена некоторым покрытием или чистовой обработкой поверхности испарения, которая препятствует сцеплению накипи с поверхностью 24 испарения, так что накипь легче разрушается и отделяется. Например, может быть предусмотрено антипригарное покрытие, такое как тефлоновое или керамическое покрытие, или, в качестве альтернативы, чистовая обработка хорошо отполированной поверхности испарения, для того чтобы затруднить превращение накипи в крупные частицы и хлопья на поверхности 24 испарения. Кроме того, антипригарное покрытие или чистовая обработка поверхности испарения обеспечит более значительное относительное перемещение между накипью и поверхностью 24 испарения. Это будет приводить к более высоким напряжениям в накипи, которая будет быстрее разрушаться и отделяться от поверхности 24 испарения.
Элемент 22 испарения, описанный выше со ссылкой на фиг. 2, может также способствовать улучшению испарения воды посредством устранения эффекта Лейденфроста. Эффект Лейденфроста возникает тогда, когда капля жидкости находится во взвешенном состоянии над нагретой поверхностью испарения за счет пара, образующегося между поверхностью испарения и жидкостью, при этом пар оказывается изолированным и отделяет поверхность испарения от жидкости, что препятствует передаче тепла. Криволинейная поверхность 24 испарения элемента 22 испарения способствует устранению эффекта Лейденфроста, поскольку капли воды, которые находятся в подвешенном состоянии на поверхности 24 испарения вследствие эффекта Лейденфроста, будут опускаться по криволинейной поверхности 24 испарения за счет гравитации. По мере того как капли перемещаются по поверхности испарения, трение будет вызывать высвобождение по меньшей мере некоторой части пара, и эффект Лейденфроста будет прерван, обеспечивая эффективную передачу тепла в воду для испарения. Кроме того, горячая поверхность 24 испарения будет вызывать значительное увеличение температуры воды, до того как она приходит в контакт с поверхностью 24 испарения, и она будет сразу же нагревать и испарять воду. Следовательно, вода может испаряться быстрее, и для образования слоя пара нет никакой возможности, что исключает эффект Лейденфроста. Это является предпочтительным по сравнению с испарением воды на плоской нагретой поверхности испарения, поскольку при плоской поверхности испарения пар оказывается изолированным под водой и удерживает воду в подвешенном состоянии над поверхностью испарения, тем самым уменьшая передачу тепла. Кроме того, криволинейный элемент 22 испарения является предпочтительным по сравнению с наклонной плоской нагретой поверхностью испарения, такой как поверхность, описанная со ссылкой на фиг. 1, поскольку эффект Лейденфроста может приводить к удерживанию воды в подвешенном состоянии над нагретой поверхностью испарения в нижней части наклонной поверхности испарения, около нагревательного элемента, тем самым уменьшая передачу тепловой энергии в воду.
Расположение элемента 22 испарения и участка 23 сбора накипи, описанное выше со ссылкой на фиг. 2, означает, в участке 23 сбора накипи вода не испаряется. Как описано, предотвращено нарастание накипи на поверхности 24 испарения, так что вода испаряется на относительно чистой и не содержащей накипи поверхности испарения. Это будет способствовать предотвращению нарастания накипи, что будет улучшать эксплуатационные качества и долговечность изделия. Кроме того, поскольку попадание воды в участок 23 сбора накипи в основном предотвращено, уменьшается или устраняется вспенивание и загрязнение пара, которое в противном случае вызывается нагреванием воды в присутствии накипи.
Упомянутое расположение элемента 22 испарения и участка 23 сбора накипи обеспечивает более высокие эксплуатационные качества устройства для генерирования пара, поскольку накипь не нарастает, и поэтому передача тепла от поверхности 24 испарения в воду не уменьшается. Это также увеличит срок службы устройства и потенциальный требуемый период времени между очисткой или техническим обслуживанием для удаления накипи.
Фиг. 3 показывает вид сверху устройства, описанного со ссылкой на фиг. 2, с удаленной второй деталью 15 корпуса, так что можно видеть внутренние элементы первой детали 14 корпуса. В частности, в данном примере первая деталь 14 корпуса является круглой и содержит фланец 16 и множество крепежных отверстий 28 вокруг периферийного края первой детали 14 корпуса, так что вторая деталь 15 корпуса может быть прикреплена к первой детали болтами, заклепками или другими крепежными элементами, чтобы образовать паровую камеру 17. Кроме того, фиг. 3 показывает элемент 22 испарения, который выступает в центре в первой детали 14 корпуса в паровую камеру 17. Элемент 22 испарения окружен участком 23 сбора накипи, который, как было описано со ссылкой на фиг. 2, расположен рядом с элементом 22 испарения, так что накипь, образующаяся при испарении воды на поверхности 24 испарения, будет собираться в данном участке.
Кроме того, как показано на фиг. 3, электрический нагревательный элемент 26, встроенный в элемент 22 испарения, свернут в форме спирали, так что вся поверхность 24 испарения элемента 22 испарения нагревается равномерно посредством нагревательного элемента 26. Таким образом, нагревательный элемент 26 способен быстро нагревать всю поверхность 24 испарения, реагируя на любое изменение температуры, и таким образом поддерживать стабильную высокую температуру, которая, как было описано выше, способствует предотвращению нарастания накипи на поверхности 24 испарения. В качестве альтернативы, нагревательный элемент 26 может быть расположен в других местах в пределах упомянутого устройства и приспособлен для нагревания поверхности 24 испарения.
3
3
Размеры и объем участка 23 сбора накипи, окружающего элемент 22 испарения, могут быть приспособлены для определения периодичности, с которой накипь должна удаляться из устройства, для поддержания эксплуатационных качеств. Например, если изделие рассчитано на срок эксплуатации 6 лет, то, исходя из потребления воды 100 л/год с концентрацией карбоната кальция в пределах 120-180 мг/л, объем образующейся накипи будет находиться в пределах приблизительно 195-293 см. Однако, ввиду того, что хлопья или порошкообразные частицы накипи будут занимать не весь объем, в котором они размещаются, может быть предусмотрен участок сбора накипи объемом приблизительно 600 см, так что упомянутое устройство способно работать в течение периода до 6 лет без негативного влияния накипи на эксплуатационные качества элемента испарения.
Необходимо понимать, что вышеприведенное описание является только примером возможного объема участка 23 сбора накипи и, в качестве альтернативы, участок 23 сбора накипи может иметь любой размер. Например, если требуется большая или меньшая продолжительность эксплуатации изделия, то данный объем может быть соответственно изменен. Кроме того, участок 23 сбора накипи может иметь объем, который меньше чем ожидаемый объем накипи на протяжении всего срока службы изделия, и изделие может быть обеспечено заданной периодичностью технического обслуживания или индикатором, так что пользователь знает, когда удалять скопившуюся накипь. В качестве альтернативы, как будет более подробно описано ниже, устройство, содержащее вышеописанное устройство, может быть обеспечено способом удаления накипи.
В другом примере, поверхность 24 испарения может быть снабжена одним или несколькими углубленными участками, например, пазом или множеством углублений. Упомянутый углубленный участок (участки) может быть предусмотрен для того, чтобы гарантировать, что водяная пленка, образующаяся на поверхности 24 испарения, распределена по существу равномерно и не перемещается всегда в одном и том же направлении. Упомянутые углубленные участки будут нарушать любой преобладающий поток воды и распределять воду по большему участку поверхности 24 испарения, что приводит к более эффективному испарению.
Фиг. 4а и 4b показывают альтернативные примеры устройства для генерирования пара, описанного со ссылкой на фиг. 2 и 3. В частности, фиг. 4а и 4b показывают поперечные разрезы вариантов осуществления устройства для генерирования пара, в которых поверхность 24 испарения предусматривает один или несколько участков 42, 43 с углубленными элементами.
Как показано на фиг. 4а, один вариант осуществления содержит поверхность 24 испарения с одним криволинейным углублением 42, которое проходит через поверхность 24 испарения в элемент 22 испарения. Углубление 42 является вогнутым, так что вода, подаваемая на поверхность 24 испарения, перемещается к центру поверхности 24 испарения, образует пленку на поверхности 24 испарения и испаряется.
Фиг. 4b показывает альтернативный пример, содержащий множество углубленных участков 43, расположенных около поверхности 24 испарения. В данном случае углубленные участки 43 препятствуют перемещению воды, подаваемой на поверхность 24 испарения, в преобладающем направлении, которое может препятствовать образованию на поверхности 24 испарения равномерно распределенной водяной пленки. Углубленные участки 43 вынуждают воду перемещаться в разных направлениях и равномерно распределяться по поверхности 24 испарения, так что упомянутая водяная пленка является по существу равномерной и испарение воды происходит на всех участках поверхности 24 испарения.
Углубленные участки 42, 43 на поверхности 24 испарения, которые описаны со ссылкой на фиг. 4а и 4b, вынуждают воду из впуска для воды более равномерно распределяться по поверхности 24 испарения. Это особенно важно, если упомянутое устройство ориентировано так, что впуска для воды не находится непосредственно над поверхностью 24 испарения, или если какое-либо перемещение устройства, например, боковое перемещение, означает, что вода из впуска для воды подается не прямо в центр поверхности 24 испарения. Глубина углубленных участков 42, 43 должна быть такой, чтобы вода не скапливалась в углубленных участках 42, 43. Наоборот, вода, подаваемая на поверхность 24 испарения, должна быстро испаряться в углубленных участках 42, 43 или в других местах на поверхности 24 испарения, без накапливания воды в углубленных участках 42, 43. Это гарантирует, что вода быстро испаряется и не попадает в участок 23 сбора накипи, а также гарантирует, что в накипи, которая образовалась на поверхности испарения, вызывается термический удар.
Фиг. 5а и 5b показывают устройство 30 парового утюга, которое содержит устройство 13 для генерирования пара, подобное устройству, описанному со ссылкой на фиг. 2 и 3. Как показано на фиг. 5а, паровой утюг 30 содержит ручку 31 для захвата пользователем и подошву 32, которую прижимают к одежде для удаления морщин. Подошва 32 включает в себя множество отверстий (не показанных), через которые может проходить пар, который должен подаваться на белье. Кроме того показано, что устройство 30 содержит участок 33 хранения воды, который соединен с впуском 19 для воды (см. фиг. 2), аналогичный участку хранения воды, описанному со ссылкой на фиг. 2. Устройство 30 содержит также корпус 34, который выполнен по существу так же, как корпус, описанный со ссылкой на фиг. 2 и 3, и может быть или может не быть образован из двух отдельных деталей, как было описано выше. В частности, образована уплотненная паровая камера 17, и впуск 19 для воды образовано в верхней части паровой камеры 17 над элементом 22 испарения, который расположен под впуском 19 для воды, когда подошва 32 является горизонтально или почти горизонтально плоской относительно поверхности испарения, что соответствует обычному рабочему положению устройства 30. Элемент 22 испарения выступает в паровую камеру 17, и участок 23 сбора накипи образован вокруг элемента 22 испарения по аналогии с участком сбора накипи, который описан со ссылкой на фиг. 2 и 3.
Когда устройство 30 находится в рабочем положении, показанном на фиг. 5а, любая вода в участке 33 хранения воды будет перемещаться в нижнюю часть участка 33 хранения воды, где расположен впуск 19 для воды. Таким образом, в рабочем положении, когда подошва расположена горизонтально или почти горизонтально, вода может перемещаться через впуск 19 для воды в паровую камеру 17 и на поверхность 24 испарения, чтобы образовать пар.
Как показано на фиг. 5b, упомянутое устройство может быть размещено в исходном положении, при этом устройство установлено на торцевой поверхности 35, так что нагретая подошва 32 расположена под углом вверх. В данном исходном положении, вода в участке 33 для хранения воды будет перемещаться вниз к торцевой поверхности 35 устройства и от впуска 19 для воды, так что вода не может проходить через впуск 19 для воды и в паровую камеру 17. Следовательно, в данном положении генерирование пара не осуществляется и устройство находится в исходном положении.
Как было описано выше, когда устройство находится в использовании, при этом подошва 32 расположена около по существу горизонтальной поверхности испарения, вода из участка 33 хранения воды перемещается через впуск 19 для воды в паровую камеру 17. Расположение впуска 19 для воды и элемента 22 испарения означает, что вода, попадающая в паровую камеру 17, подается на нагретую поверхность 24 испарения внутри паровой камеры 17. Следовательно, когда устройство находится в рабочем положении, вода подается на элемент 22 испарения и генерируется пар точно так же, как описано со ссылкой на устройство, показанное на фиг. 2 и 3. В частности, вода испаряется на элементе 22 испарения и, следовательно, предотвращается попадание воды в участок 23 сбора накипи. Кроме того, предотвращается нарастание накипи на элементе 22 испарения, и рыхлая накипь собирается в примыкающем участке 23 сбора накипи.
Впуск 19 для воды может представлять собой отверстие, через которое может проходить вода, когда паровой утюг 30 находится в рабочем положении, как показано на фиг. 5а. В качестве альтернативы, впуск 19 для воды может включать в себя приводимый в движение кнопкой уплотнительный элемент, который перемещается, чтобы позволять воде протекать через впуск 19 для воды, когда пользователь нажимает на кнопку или другое средство взаимодействия с пользователем, такое как кнопка 44, расположенная на ручке 31. Таким образом, генерирование пара может осуществляться только тогда, когда пользователь нажимает на кнопку и вода получает возможность перемещаться в паровую камеру. В качестве альтернативы, впуск 19 для воды может включать в себя уплотнительный элемент с электронным управлением, который активируется для перемещения в положение открытия, когда датчик регистрирует недостаток пара или давления в паровой камере 17.
Пар, образующийся в паровой камере 17, может выходить прямо из отверстий в подошве 32 или, в качестве альтернативы, он может удерживаться в паровой камере 17 до тех пор, пока пользователь не выпускает пар посредством нажатия кнопки или другого средства связи с пользователем, чтобы образовать отверстие, через которое пар может выходить из паровой камеры 17.
Элемент 22 испарения и участок 23 сбора накипи выполнены точно так же, как в устройстве, описанном со ссылкой на фиг. 2 и 3. Таким образом, любая накипь, образующаяся при испарении воды на поверхности 24 испарения, будет отделяться от поверхности 24 испарения благодаря термическому удару, криволинейной форме поверхности 24 испарения элемента 22 испарения и любому покрытию на поверхности 24 испарения, как было описано выше. При этом рыхлый порошок и хлопья накипи перемещаются вниз в участок 23 сбора накипи, где они скапливаются в участке, который является отделенным от поверхности испарения, на которой испаряется вода.
Как показано на фиг. 5а, когда устройство находится в использовании, при этом подошва 32 расположена около по существу горизонтальной поверхности испарения, любая накипь, образующаяся при испарении воды на поверхности 24 испарения, будет скапливаться в участке 23 сбора накипи вокруг элемента 22 испарения, как было описано выше. Как показано на фиг. 5b, когда устройство перемещают в его исходное положение, в котором подошва 32 направлена в сторону или под углом, любая рыхлая накипь 36, которая скопилась в участке 23 сбора накипи, может сваливаться в нижний конец паровой камеры 17, где расположена камера 37 сбора накипи. Камера 37 сбора накипи приспособлена для удерживания накипи, которая попадает в камеру 37 сбора накипи, и предотвращения ее обратного перемещения в паровую камеру 17. Накипь удерживается в камере 37 сбора накипи независимо от положения или ориентации упомянутого устройства. Камера 37 сбора накипи может включать в себя дверцу, выполненную с возможностью открытия, или подобное средство доступа, которое позволяет пользователю открывать камеру 37 сбора накипи и удалять любую скопившуюся накипь. В качестве альтернативы, камера 37 сбора накипи может быть выполнена с возможностью извлечения из устройства 30 для удаления скопившейся накипи и любой необходимой очистки. В альтернативном примере, камера 37 сбора накипи может быть выполнена с возможностью извлечения или открытия, а может просто предусматривать объем, в котором накипь хранится неопределенно долго. В данном примере, участок 23 сбора накипи, окружающий элемент 22 испарения, может быть уменьшенным по размеру, поскольку накипь будет перемещаться в камеру 37 сбора накипи, которая отделена от элемента 22 испарения и генерирования пара, так что образующийся пар не подвергается воздействию накипи.
Как показано на фиг. 5b, исходное положение устройства 30 определяется посредством торцевой поверхности 35 устройства 30, на которой может быть расположено устройство. В данном примере, торцевая поверхность 35 выполнена так, что устройство для генерирования пара расположено так, что элемент 22 испарения расположен под углом вниз. Таким образом, стороны элемента 22 испарения расположены под углом вниз от участка 23 сбора накипи, и рыхлая накипь 36 способна перемещаться из участка 32 сбора накипи вдоль и за элемент 22 испарения и через паровую камеру 17 в камеру 37 сбора накипи. Камера 37 сбора накипи расположена рядом с торцевой поверхностью 35, на которой установлено устройство, так что когда устройство находится в исходном положении, накипь способна сваливаться в камеру 37 сбора накипи под действием силы гравитации.
Как показано на фиг. 5а и 5b, устройство 30 может также дополнительно содержать наклонную пластину 38, расположенную между основной паровой камерой 17 и камерой 37 сбора накипи. Пластина наклонена так, что когда устройство 30 находится в исходном положении, как показано на фиг. 5b, накипь, сваливающаяся в сторону камеры 37 сбора накипи, направляется в камеру 37 сбора накипи вдоль одной стороны наклонной пластины 38. С другой стороны, любая накипь, которая уже находится в камере 37 сбора накипи, будет захвачена и предохранена от выхода из камеры 37 сбора накипи посредством противоположной стороны наклонной пластины 38. Таким образом, рыхлая накипь собирается в камере 37 сбора накипи во время нормального использования устройства и может быть удалена в любое время, но не может возвращаться обратно в основную часть паровой камеры 17, пока вода испаряется во время использования.
Любая накипь, образующаяся во время использования устройства 30, описанного со ссылкой на фиг. 5а и 5b, сначала будет скапливаться в участке сбора накипи, который окружает элемент 22 испарения. Если же устройство устанавливают в исходное положение, то данная скопившаяся накипь может перемещаться через паровую камеру 17 и в камеру 37 сбора накипи. Таким образом, накипь предохранена от скапливания в паровой камере 17 и удерживается изолированной от поверхности 24 испарения, где генерируется пар.
Устройство для генерирования пара в устройстве, описанном со ссылкой на фиг. 5а и 5b, почти не требует очистки для удаления накипи и почти не требует технического обслуживания для предотвращения скапливания накипи. Таким образом, эксплуатационные качества и долговечность устройства повышаются, поскольку уменьшенное нарастание накипи будет предотвращать изоляцию элемента испарения и любые закупорки, которые может вызывать накипь. Благодаря предотвращению нарастания накипи на поверхности испарения и приспосабливанию упомянутого устройства для сбора рыхлой накипи в положении, изолированном от поверхности испарения, устраняются проблемы, связанные с нарастанием накипи.
Необходимо понимать, что устройство для генерирования пара, описанное со ссылкой на фиг. 2 и 3, может быть использовано в любом приборе или устройстве, которое требует пара, а не только в паровом утюге, описанном со ссылкой на фиг. 5а и 5b. Кроме того, необходимо понимать, что элементы и конструкции устройства для генерирования пара могут быть изменены для разных применений без отхода от изобретения, определенного в пункте 1 формулы. Например, отпариватель для одежды может требовать, чтобы корпус содержал выпускное отверстие, которое может быть соединено со шлангом для перемещения пара к рукоятке с насадкой. В качестве альтернативы, другой тип парогенератора может требовать устройства для генерирования пара, которое имеет корпус другой формы.
Необходимо отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления поясняют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники способны придумать множество альтернативных вариантов осуществления без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения. Необходимо понимать, что термин «содержащий» не исключает других элементов или этапов и что единственное число не исключает множества. Тот факт, что некоторые признаки упоминаются во взаимно разных зависимых пунктах формулы, не означает, что не может быть успешно использована комбинация данных признаков. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем формулы изобретения.
Хотя формула изобретения определена в данной заявке для конкретных комбинаций признаков, необходимо понимать, что объем раскрытия настоящего изобретения также включает любые новые признаки или любые новые комбинации признаков, раскрытых в данном документе или в явном виде или в неявном виде, или любое их обобщение, независимо от того, относится оно к упомянутому изобретению, которое в настоящий момент заявлено в любом пункте, и независимо от того, решает оно любую или все упомянутые технические проблемы, как решает исходное изобретение. Таким образом, заявители отмечают, что новые формулы могут быть определены для таких признаков и/или комбинаций признаков во время отстаивания данной заявки или любой другой заявки, полученной исходя из нее.