БЫТОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИБОР, СОДЕРЖАЩИЙ ПАРОГЕНЕРАТОР
DOMESTIC ELECTRIC APPLIANCE CONTAINING STEAM GENERATOR

Настоящее изобретение относится к бытовому электроприбору, содержащему парогенератор, и, в частности, к бытовому электроприбору, в котором пар, образуемый посредством парогенератора, подается в направлении устройства рассеяния пара, такого как утюг или щетка для разглаживания.
Из документа WO 2004/005605 известен бытовой электроприбор, содержащий парогенератор мгновенного парообразования, в котором образованный пар подается в направлении утюга. В этом документе утюг снабжен пусковым механизмом, который управляет электроклапаном, расположенным за парогенератором, для прекращения или обеспечения распространения пара в направлении утюга. Прибор также содержит за парогенератором реле давления, которое управляет работой насоса в зависимости от давления пара, измеренного на выходе парогенератора.
Преимуществом такого прибора является образование пара под давлением посредством парогенератора мгновенного парообразования, который является простым и недорогим в изготовлении. Однако к недостатку такого прибора относится то, что он содержит электроклапан и реле давления с соответствующими средствами электроники, которые относительно дорогие. Кроме того, давление пара на выходе из такого прибора очень сильно колеблется в зависимости от оказываемого усилия на пусковой механизм, в результате чего рабочие характеристики не являются постоянными. И, наконец, период времени, в течение которого такой прибор может непрерывно образовывать пар, непосредственно зависит от тепловой энергии, аккумулированной в алюминиевом корпусе, сопряженном с парогенератором, причем изделие из железа начинает течь (появление капелек воды через отверстия выхода пара в подошве), когда вся теплота, аккумулированная в металлическом корпусе, израсходована. Таким образом, для получения хорошей паропроизводительности необходимо обладать большим алюминиевым корпусом для аккумулирования энергии, негативным моментом чего является увеличение веса, размерных габаритов и стоимости прибора, а также значительное время нагревания прибора.
Целью настоящего изобретения является бытовой электроприбор, предназначенный для образования пара под давлением, очень экономичный с точки зрения изготовления и обладающий рабочими характеристиками, близкими к бытовым электроприборам, оснащенным парогенератором, использующим принцип кипения, в котором вода нагревается под давлением в резервуаре, закрытом электроклапаном.
В связи с этим задачей изобретения является бытовой электроприбор, содержащий парогенератор, снабжаемый из резервуара, причем парогенератор соединен с системой распределения пара, через которую пар, образованный парогенератором, подается в направлении устройства рассеяния пара, отличающийся тем, что система распределения пара содержит возвратный клапан повышения давления воздуха распределительного канала, соединенного с устройством рассеяния пара, причем возвратный клапан повышения давления воздуха обладает выверенным давлением, обеспечивающим пропускание пара в направлении устройства рассеяния пара, исключительно, когда давление в распределительном канале выше или равно заранее установленной пороговой величине.
Такая отличительная особенность позволяет получать пар под давлением посредством прибора, оснащенного парогенератором, экономичным с точки зрения его производства. Преимуществом получения пара под давлением в парогенераторе является повышение емкости аккумулирования энергии парогенератором, причем энергия накапливается в виде энтальпийной энергии в паре.
Согласно другому отличительному признаку изобретения насос устанавливается между резервуаром и парогенератором, причем насос обеспечивает подачу жидкости в парогенератор под давлением, которое выше выверенного давления возвратного клапана повышения давления воздуха.
Такая характеристика обеспечивает функционирование прибора с постоянной производительностью независимо от высоты водяного столба в резервуаре.
Согласно другой отличительной особенности изобретения выверенное давление возвратного клапана повышения давления воздуха распределительного канала пара составляет 1-4 бар.
Также согласно другой отличительной особенности изобретения аппарат содержит возвратный клапан сброса давления, открывающийся автоматически, когда давление в парогенераторе ниже заранее установленной пороговой величины.
Такая характеристика позволяет обеспечить ввод в воздушную среду парогенератора, когда в последнем происходит понижение давления, в частности, во время охлаждения.
Согласно другой отличительной особенности изобретения пороговая величина давления возвратного клапана сброса давления составляет 30-100 мбар.
Согласно другой отличительной особенности изобретения распределительный канал пара содержит аварийный возвратный клапан, обладающий выверенным давлением, которое выше, чем в возвратном клапане повышения давления воздуха, причем аварийный возвратный клапан устанавливается за возвратным клапаном повышения давления воздуха и перед устройством рассеяния пара.
Такая характеристика позволяет избежать чрезмерного повышения давления в приборе и в устройстве рассеяния пара, когда в силу различного рода причин (зажатие шнура и т.д.) пару не удается выходить наружу через устройство рассеяния пара.
Согласно другой отличительной особенности изобретения выверенное давление аварийного возвратного клапана составляет 4-5 бар.
Согласно другой отличительной особенности изобретения аварийный возвратный клапан устанавливается на обводном канале, соединяющем распределительный канал пара с резервуаром.
Согласно другой отличительной особенности изобретения парогенератор представляет собой парогенератор мгновенного парообразования.
Согласно другой отличительной особенности изобретения парогенератор мгновенного парообразования содержит имеющий спиралеобразную форму канал парообразования, в один конец которого из резервуара подается жидкость, а другой конец соединен с распределительным каналом пара.
Преимуществом такого парогенератора, имеющего спиралеобразную форму, является очень хорошая производительность парообразования, которая обеспечивается за счет большой длины участка нагревания. Кроме того, такой парогенератор содержит канал парообразования с постоянным сечением, преимуществом которого является то, что в нем не задерживается накипь, причем частицы накипи постепенно удаляются струей пара.
Также согласно другой отличительной особенности изобретения устройство рассеяния пара содержит клапан с ручным управлением, позволяющий прерывать (по команде) рассеяние пара через устройство рассеяния пара.
Согласно другой отличительной особенности изобретения устройство рассеяния пара является вспомогательным оборудованием для обработки белья.
Согласно другой отличительной особенности изобретения вспомогательным оборудованием является паровой утюг.
Цели, объекты и преимущества настоящего изобретения станут лучше понятны из нижеприведенного описания одного из способов реализации изобретения, представленного в качестве примера, который не имеет ограничительного характера, со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежа, на которых:
- фиг.1 схематически изображает основные конструктивные элементы бытового электроприбора согласно одному способу практической реализации изобретения;
- фиг.2 представляет собой графическое изображение производственного цикла образования пара в приборе, изображенном на фиг.1.
На фиг.1 изображен бытовой электроприбор для глажения, содержащий утюг 1, который содержит нагревательную подошву 2 с отверстиями для выхода пара, сверху которой установлен выполненный из пластмассы корпус с встроенной ручкой 3. Утюг соединен шнуром 4 с отдельно расположенной базой 10, причем шнур 4 обеспечивает подачу пара и содержит, само собой разумеющееся, множество электрических кабелей для обеспечения электропитания утюга 1.
База 10 содержит резервуар для воды 11 с отверстием для заполнения 11A и парогенератор 12 мгновенного парообразования, причем резервуар 11 соединен с парогенератором 12 посредством линии 13 питания, содержащей насос 14 низкого давления соленоидного типа, обеспечивающий впрыск воды в парогенератор 12 мгновенного парообразования под давлением от 5 до 6 бар.
Насос 14, предпочтительно, управляется пусковым механизмом 5, установленным на ручке 3 утюга, причем насос 14 приводится в действие в случае нажатия пользователем на пусковой механизм 5.
Парогенератор 12 мгновенного парообразования содержит алюминиевый корпус 120 весом около 300 г, закрывающий имеющий спиралеобразную форму канал парообразования 121, и экранированный нагревательный элемент 122, электропитание которого, как правило, регулируется при помощи механического термостата (на фигуре не показан), позволяющего поддерживать заданную температуру алюминиевого корпуса 120.
Например, мощность нагревательного элемента 122 может составлять около 1 кВт, а заданная температура - около 140°C.
Имеющий спиралеобразную форму канал парообразования 121 содержит центральный конец, соединенный с линией 13 питания, по которой поступающая из резервуара 11 вода впрыскивается в канал парообразования 121 для немедленного ее превращения в пар. Образованный таким образом пар перемещается по каналу парообразования 121 для нагревания в нем, приводя, в частности, к превращению в пар возможных капелек воды, перемещаемых паром, причем канал парообразования 121 содержит периферийный конец с выпускным отверстием 121A, через которое пар выбрасывается к распределительному каналу пара.
В частности, согласно изобретению и, как это показано на фиг.1 и 2, система распределения пара содержит распределительный канал 15 пара, один конец которого соединен со шнуром 4 утюга 1, а другой конец соединен с выпускным отверстием 121A канала парообразования 121, причем распределительный канал 15 пара содержит возвратный клапан повышения давления воздуха 150, обладающий выверенным давлением, которое составляет около 3 бар, причем данный возвратный клапан повышения давления воздуха 150 обеспечивает поднятие давления распределительного канала 15 пара. Таким образом, пар, содержащийся в распределительном канале 15 пара, на выходе из парогенератора 12 может проходить в направлении утюга 1 только в том случае, если давление пара перед возвратным клапаном повышения давления воздуха 150 будет выше или равно 3 барам.
Например, возвратный клапан повышения давления воздуха 150 может быть образован калиброванной пружиной, к которой крепится силиконовый запорный орган клапана, перекрывающий отверстие.
Преимуществом такого клапана повышения давления воздуха 150 парогенератора является то, что он позволяет поднимать давление парогенератора 12 и, таким образом, аккумулировать большее количество энергии в парогенераторе 12. Действительно, энергия аккумулируется одновременно в алюминиевом корпусе 120, а также в виде энтальпийной энергии в паре под давлением. Таким образом, в распоряжение предоставляется прибор, способный аккумулировать большее количество энергии, что позволяет, таким образом, задержать момент, когда утюг 1 начинает течь, т.е. когда парогенератор 12 больше не обладает энергетической возможностью для превращения в пар воды, которая подается насосом 14. Кроме того, это большее количество аккумулированной энергии достигается с сохранением небольшого алюминиевого корпуса, что позволяет сохранить небольшие габаритные размеры и невысокую стоимость.
Безусловно, производительность насоса 14 будет приведена в соответствие с возможностями парообразования парогенератором 12 мгновенного парообразования и будет подобрана таким образом, чтобы непрерывная работа насоса 14 не привела скоро к впрыску количества воды, которое превышало бы возможность парогенератора 12 по парообразованию, и выбросу, таким образом, капелек воды в распределительный канал 15 пара.
Работа насоса 14 может быть также ограничена по времени для недопущения продолжительной работы насоса. Например, в случае, если пусковой механизм 5 будет удерживаться в нажатом состоянии непрерывно более 10 секунд, может быть предусмотрена возможность остановки насоса 14 на определенный период времени.
Согласно предпочтительному способу практической реализации изобретения распределительный канал пара также содержит аварийный возвратный клапан 160, установленный на обводном канале 16, который соединен с одной стороны с резервуаром 11 для воды, а с другой стороны с распределительным каналом 15 пара, в точке соединения, расположенной за возвратным клапаном повышения давления воздуха 150. Этот аварийный возвратный клапан 160 имеет выверенное давление, например, около 4 бар, которое выше выверенного давления возвратного клапана повышения давления воздуха 150. Такой аварийный возвратный клапан 160 позволяет ограничить давление в парогенераторе 12, а также в шнуре 4 утюга путем отведения пара в направлении резервуара 11 для воды прибора, когда давление становится чрезмерным.
Предпочтительно, парогенератор 12 также содержит возвратный клапан сброса давления 170, обеспечивающий вывод парогенератора 12 в воздушную среду в случае понижения давления внутри парогенератора, такое явление происходит, в частности, во время охлаждения парогенератора 12. Этот возвратный клапан сброса давления 170, предпочтительно, располагается на конце трубопровода 17, соединенного с распределительным каналом 15 пара, перед возвратным клапаном повышения давления воздуха 150. Например, возвратный клапан сброса давления 170 выверен таким образом, чтобы он открывался и обеспечивал вывод в воздушную среду парогенератора 12, когда давление в трубопроводе 17 будет меньше 50 мбар.
Далее будет приведено описание функционирования выполненного таким образом прибора.
Во время начала работы прибора парогенератор 12 холодный, и термостат выдает команду на запуск нагревательного элемента 122, причем на приборе, возможно, загорится световой индикатор, сообщающий пользователю о фазе нагревания.
После того как световой индикатор, сообщающий о фазе нагревания, погаснет, пользователь может нажать на пусковой механизм 5 утюга для запуска насоса 14 и, таким образом, производства впрыска воды в парогенератор 12 мгновенного парообразования. Впрыснутая вода немедленно превращается в пар в канале парообразования 121 благодаря тепловой энергии, накопленной в алюминиевом корпусе 120. Во время этой начальной фазы парообразования образованный пар не может быть выброшен ни в направлении резервуара 11 ввиду наличия насоса 14 и воды в линии 13 питания, ни в направлении утюга 1 ввиду присутствия возвратного клапана повышения давления воздуха 150, который мешает выходу пара к утюгу 1, в результате чего происходит быстрое повышение давления в парогенераторе 12.
Когда давление в распределительном канале 15 пара достигает 3 бар, возвратный клапан повышения давления воздуха 150 открывается, и пар под давлением перемещается по шнуру 4, а затем происходит его рассеяние через отверстия выпуска пара в подошве 2 утюга 1, что позволяет добиться очень хороших результатов в глажении.
Согласно предпочтительному варианту изобретения утюг 1 также может содержать запорный клапан типа вентиля (на фигуре не изображен) для прерывания (по команде) рассеяния пара через отверстия в подошве 2 утюга. Этот запорный клапан будет приводиться в действие, предпочтительно, посредством пускового механизма 5 утюга 1, занимая открытое положение, когда пусковой механизм приведен в действие, и автоматически переводясь в закрытое положение, когда пусковой механизм отпущен, например, под действием пружины или под давлением пара.
Таким образом, такой прибор обладает таким преимуществом, как экономичность, с точки зрения производства и обеспечения рабочих характеристик, близких к характеристикам, которыми обладают приборы, оснащенные парогенератором кипятящего типа, в котором вода нагревается под давлением в резервуаре, закрытом электроклапаном. Действительно, прибор согласно изобретению содержит только один или множество возвратных клапанов и управляется посредством простого механического термостата, в результате чего он значительно менее дорогостоящий в изготовлении, чем приборы, оснащенные электроклапанами и температурным датчиком, сопряженным с электронным оборудованием.
Безусловно, изобретение ни в коей мере не ограничивается способом реализации, описание и иллюстрация которого были приведены в качестве примера. Возможно внесение изменений, в частности, с точки зрения конструкции различных элементов или путем замены эквивалентными техническими средствами, не выходя при этом за рамки области защиты изобретения.
Также, согласно варианту практической реализации изобретения парогенератор мгновенного парообразования может содержать вместо экранированного нагревательного элемента плоский сеткографический нагревательный элемент, причем парогенератор может соответствовать, например, имеющему спиралеобразную форму парогенератору, описание которого было приведено в заявке на патент WO 2005118944.
Также, согласно другому варианту реализации может быть рассмотрена возможность размещения возвратного клапана перед парогенератором для недопущения подъема пара под давлением к резервуару. Такой вариант может быть применим, когда прибор не содержит насоса, обеспечивающего выполнение такой функции.
Согласно еще одному варианту реализации изобретения направление перемещения в имеющем спиралеобразную форму канале парообразования парогенератора может быть обратным, причем канал парообразования соединен, таким образом, своим периферийным концом с резервуаром, а центральным концом - с распределительным каналом пара.
Согласно варианту реализации изобретения парогенератор мгновенного парообразования может быть заменен выполненным из нержавеющей стали мини-бачком, в который вода подается в состоянии кипения.
Согласно варианту практической реализации, который не показан, регулировочный механический термостат парогенератора может быть заменен термометрическим зондом типа термистора с отрицательным температурным коэффициентом (CTN).
Данный последний вариант реализации обладает преимуществом, которое заключается в предоставлении возможности более точной регулировки температуры, позволяя использовать системы парообразования типа выполненных из нержавеющей стали мини-бачков и ограничивать верхние точки давления. Кроме того, согласно такому варианту реализации производительность насоса может быть поставлена в зависимость от температуры парогенератора для недопущения любого рода рисков насыщения водой и устранения опасностей поломки на уровне изделий из железа.
Согласно варианту реализации парогенератор может быть сопряжен с щеткой для разглаживания или устройством для очистки паром вместо утюга.
Согласно другому варианту реализации бытовой электроприбор согласно изобретению может быть аппаратом для приготовления кофе-эспрессо, в конструкции которого имеется насадка для рассеяния пара, подаваемого от парогенератора.