УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ПАРА
APPARATUS FOR GENERATING STEAM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это изобретение относится к устройству для генерации пара, в частности, но не исключительно, к устройству для генерации пара, которое может быть встроено в устройство для приложения пара к изделию такому, как одежда или полотно.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие устройства используют пар для обработки одежды и других предметов для удаления складок, для очистки или для других целей. Например, паровой утюг выпускает пар из подошвы на одежду для помощи в удалении складок. В другом примере, пароочиститель может содержать шланг с устройством для применения пара, которое пользователь перемещает для направления пара на ткань такую, как занавески или обивку. Обычно эти устройства содержат генератор пара, который нагревает и испаряет воду для создания требуемого пара. Множество других применений также требуют пар такие, как пароварочный аппарат для нагревания пищи или паровая камера для стерилизации предметов. Такие устройства обычно функционируют в течение периодов использования, следующих за периодами бездействия, и это обуславливает регулярное нагревание и затем охлаждение устройства.
В таких устройствах для создания пара существуют два способа испарения воды: первый, вода может быть собрана и нагрета выше точки кипения для создания пара; второй, вода может быть распылена или сброшена каплями на нагретую поверхности испарения, которая испаряет водяные капли, по мере того, как вода контактирует с поверхностью испарения и создает пленку, которая состоит из воды на поверхности испарения. В обоих случаях, испарение воды приводит к образованию накипи, накапливающейся на поверхностях испарения, где происходит испарение. Накипь образуется при испарении воды, и примеси и другие вещества, которые были растворены в воде, остаются и образуют твердые соединения. Вся неионизированная вода будет иметь такие примеси, но накипь является наиболее распространенной в областях, где подача водопроводной воды обеспечивает жесткую воду, т.е. вода содержит относительно высокий уровень примесей таких, как кальций и магний.
В настоящий момент, накипь может удаляться из устройств для поддержания рабочих характеристик и безопасности работы. Накопление накипи на поверхностях испарения внутри устройства будет вредно влиять на нагревательные характеристики устройства, поскольку накипь будет способствовать изоляции нагревательных элементов и может также блокировать каналы. Во многих случаях накипь будет накапливаться на нагревательном элементе, поскольку здесь происходит испарение. Накипь может удерживаться на нагревательном элементе или поверхности испарения или она может отслаиваться и открепляться внутри устройства.
Кроме того, поскольку вода нагревается, она может вступать в реакцию с любой накопленной накипью и это может приводить к тому, что образуется вспененное вещество, и нагретая вода и пар также могут содержать примеси такие, как небольшие кусочки накипи. Эта пена и/или примеси, которые могут переноситься паром, могут помечать и пачкать любую одежду или другой материал, который подлежит обработке, а также вызывать засорения в других частях устройства.
В настоящий момент, накипь должна удаляться путем использования чистящего агента такого, как слабая кислота, или с помощью физического соскребывания накипи с поверхностей испарения. В качестве альтернативы, вода может обрабатываться перед размещением в устройстве, с возможностью удаления примесей и других растворенных веществ и, тем самым, уменьшения или устранения проблем накипи. Однако все из этих способов предусматривают усилие и затраты и являются только частично эффективными. Накипь сильно снижает срок службы и рабочие характеристики парогенерирующих устройств.
Известный уровень техники, опубликованный со ссылкой на WO0017439, раскрывает паровой утюг с индикатором для указания кальцификации. Известный уровень техники, опубликованный со ссылкой на EP 1 865 100 A1, раскрывает способ для удаления накипи из нагревательного элемента стиральной машины.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание устройства для генерации пара, устройства с устройством для генерации пара и способа генерации пара, который, по существу, облегчает или преодолевает проблемы, упомянутые выше. Настоящее изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения; зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты осуществления.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, создано устройство для генерации пара, содержащее входное отверстие для воды, поверхность испарения и нагреватель, размещенный смежно с поверхностью испарения для нагревания упомянутой поверхности испарения до такой заданной температуры, что вода, подаваемая на поверхность испарения через входное отверстие для воды, образует пленку на поверхности испарения и испаряется, при этом устройство выполнено с возможностью подачи воды на один или несколько участков поверхности испарения, и температура воды, подаваемой на поверхность испарения, ниже заданной температуры, для того, чтобы накипь на одном или каждом участке упомянутой поверхности испарения, на который подается вода, охлаждалась с другой скоростью, чем скорость, с которой охлаждается вода на оставшейся части поверхности испарения, тем самым вызывая разрушение накипи на упомянутой поверхности испарения и удаление с упомянутой поверхности испарения.
Испарение пленки воды с поверхности испарения означает, что вода быстрее превращается в пар. Поскольку пленка воды, подаваемая на поверхность испарения, является холодной относительно нагретой поверхности испарения, любая накипь на поверхности испарения будет подвергаться термическому удару. То есть, эффект охлаждения воды (по меньшей мере, до тех пор, пока не испарится) и эффект нагревания поверхности испарения будут создавать термические напряжения и деформации в любой накипи, которая образована на поверхности испарения и вызывает ее разрушение и отсоединение от поверхности испарения. По существу, накипь будет подвергаться 'термическому удару', заставляющему ее разрушаться и отсоединяться. Нагретая поверхность испарения и входное отверстие для воды предпочтительно выполнены с возможностью нагревания поверхности испарения и подачи воды на поверхность испарения, соответственно, для того, чтобы накипь отсоединялась от поверхности испарения после того, как она достигла заданной минимальную толщину, и до того, как она достигла заданную максимальную толщину, для обеспечения того, что накипь не накапливается на поверхности испарения. Относительно толстый слой накипи будет больше подвергаться термическому удару, поскольку температурный градиент вдоль слоя накипи, вызванный нагретой поверхностью испарения и водой, будут больше, и слой накипи будет иметь меньшую гибкость. Более тонкий слой накипи будет иметь меньший температурный градиент и большую гибкость, т.е. меньшее термическое напряжение. Однако величина термического напряжения может быть увеличена за счет обеспечения того, что нагретая поверхность испарения поддерживается при постоянно высокой температуре. Следовательно, нагретая поверхность испарения и входное отверстие для воды могут быть выполнены таким образом, чтобы накипь отсоединялась от поверхности испарения после того, как она достигнет заранее заданной минимальной толщины, и до того, как она достигнет заранее заданную максимальную толщину, обеспечивая то, что накипь не накапливается на поверхности испарения.
В предпочтительном варианте осуществления, устройство включает в себя контроллер для управления потока воды через входное отверстие для воды на поверхность испарения. Контроллер может быть выполнен с возможностью управления потоком воды через входное отверстие для воды на поверхность испарения в зависимости от температуры упомянутой поверхности испарения. В некоторых вариантах осуществления, контроллер может быть выполнен с возможностью управления скоростью потока воды через входное отверстие для воды таким образом, чтобы, по существу, вся вода, подаваемая на поверхность испарения, испарялась с упомянутой поверхности испарения.
В некоторых вариантах осуществления, контроллер и/или входное отверстие для воды выполнено(ы) с возможностью направления потока воды через входное отверстие для воды на один или несколько участков поверхности испарения. Если вода подается в дискретные или отдельные места поверхности испарения, то вода, подаваемая на поверхность испарения, будет охлаждать поверхность испарения в этих местах и будет также охлаждать любую накипь, которая образовалась на поверхности испарения в этих местах. Следовательно, накипь будет охлаждаться с разными скоростями, что будет помогать при наведении термического удара, который будет способствовать разрушению накипи таким образом, чтобы она могла упасть в область накопления накипи.
Контроллер может быть выполнен с возможностью направления потока воды через входное отверстие для воды на отдельные участки поверхности испарения, одновременно или поочередно. Поочередная подача воды на две или более частей поверхности испарения обеспечивает повышение температуры поверхности испарения в период, когда вода не подается на одну часть поверхности испарения. Таким образом, температура этой части поверхности испарения будет увеличиваться с возможностью наведения термического удара на любой накипи, когда вода далее подается на эту часть поверхности испарения. Следовательно, входное отверстие для воды может непрерывно подавать воду на поверхность испарения, поскольку всегда имеется, по меньшей мере, одна часть поверхности испарения, которая находится при достаточно высокой температуре для создания термического удара в любой накипи. Такой вариант осуществления будет предусматривать то, что термический удар, определенный температурой поверхности испарения, всегда будет иметь место в пределах заранее заданных минимальных и максимальных величин, независимо от любого изменения в использовании устройства.
Предпочтительно, устройство содержит область накопления накипи, размещенную смежно с поверхностью испарения для накопления от открепленной накипи, которая упала с упомянутой поверхности испарения. Любая накипь, образованная в результате процесса испарения, будет падать далеко от поверхности испарения, что означает то, что открепленная накипь перемещается на некоторое расстояние от места, где испаряется вода. Следовательно, накипь перемещается на некоторое расстояние от поверхности испарения к месту, которое отделено от процесса испарения. Это значит, что пар, который образован, будет иметь меньше примесей и проблема пенообразования, обусловленная накипью, также избегается. Кроме того, поверхность испарения не будет становиться изолированной или разрушенной накипью, и нагревательные характеристики устройства будут поддерживаться в течение более долгого срока. Область накопления накипи может быть выполнена с возможностью удержания определенного объема открепленной накипи, который соответствует определенному сроку службы или интервалу между техническими обслуживаниями изделия. Поскольку вся или, по существу, вся вода испаряется с поверхности испарения, нисколько, или очень мало воды будет входить в область накопления накипи, где накапливается открепленная накипь. Это поддерживает испарение воды отдельно в отношении накопления накипи, и недостатки, связанные с испарением воды при наличии накипи, исключаются.
Поверхность испарения и область накопления накипи могут быть размещены так, чтобы поверхность испарения была размещена под углом к области накопления накипи. Наклон будет позволять открепленной накипи легче отпадать от поверхности испарения в область накопления накипи. Накипь будет перемещаться в область накопления накипи под действием силы тяготения, посредством пленки воды, которая будет стекать вниз по наклону до тех пор, пока не испариться, и под действием пара, создаваемого путем испарения воды.
В предпочтительном варианте осуществления, устройство содержит корпус, который образует паровую камеру, при этом поверхность испарения выполнена на испаряющем элементе, который выступает в паровую камеру из одной стороны корпуса, и область накопления накипи выполнена внутри паровой камеры, смежной с испаряющим элементом. Таким образом, область накопления накипи и поверхность испарения выполнены внутри корпуса, что может быть использовано для удержания пара под давлением или направить его к устройству применения или подобному применению. Накипь будет накапливаться в области накопления накипи внутри камеры и эта область может быть предусмотрена с объемом, достаточным для позволения накопления накипи без угрозы для процесса испарения.
Поверхность испарения может иметь конфигурированный, предпочтительно, криволинейный профиль. В частности, поверхность испарения может содержать куполообразный профиль. Криволинейный профиль поверхности испарения будет усложнять присоединение накипи к поверхности испарения и будет также облегчать открепление накипи с возможностью отпадания ее от поверхности испарения. Криволинейный профиль будет означать, что накипь более подвержена термическому удару, вызванному холодной водой и нагретой поверхностью испарения. Кривизна поверхности испарения является функцией площади пленки воды, которая зависит от требуемой паропроизводительность устройства. Слой накипи будет образовываться на участке поверхности испарения, на котором образуется пленка воды, и меньший участок поверхности испарения для испарения воды будет требовать меньшую кривизну, хотя больший участок поверхности испарения для испарения воды будет требовать большую кривизну для обеспечения эффекта разрушения накипи. Кроме того, открепленная накипь может легче перемещаться по криволинейной поверхности испарения для падания далеко от поверхности испарения. Профиль куполообразной формы означает, что вода, подаваемая на поверхность испарения, будет течь, по существу, равномерно по всем частям поверхности испарения таким образом, чтобы образовывалась и испарялась равномерная пленка воды. Более того, профиль куполообразной формы означает, что открепленная накипь будет подталкиваться вниз купола пленкой воды и любым паром, образуемым поверхностью испарения, по мере того, как пар перемещается далее от поверхности испарения. Следовательно, куполообразная форма поверхности испарения, вода и пар будут способствовать подталкиванию любой открепленной накипи таким образом, чтобы она падала далеко от поверхности испарения.
Поверхность испарения может содержать один или более участков с углубленными элементами. Поверхность испарения может быть снабжена углубленными участками такими, как желобки или лунки, которые будут действовать с возможностью нарушения любого отклонения направления, в котором протекает вода по поверхности испарения. Это является благоприятным в отношении образования пленки воды настолько много на поверхности испарения, насколько возможно, поскольку это будет обеспечивать то, что вода быстро испаряется, наводится максимальный термический удар в любой накипи на поверхности испарения, и предотвращает попадание воды в область накопления накипи. За счет снабжения поверхности испарения одним или более углубленными участками, поток воды будет больше растекаться, и любой доминирующий поток будет распределяться и распространяться более равномерно.
Поверхность испарения может содержать стенку, имеющую переменную толщину такую, чтобы при нагревании или охлаждении поверхности испарения во время использования, тепловое расширение будет приводить к изменению размера и/или формы поверхности испарения регулярным образом для дополнительного содействия в откреплении накипи от поверхности испарения. Таким образом, расширение и сжатие поверхности испарения будет заставлять любую накипь, образованную на поверхности испарения, разрушаться и становиться открепленной для того, чтобы она могла упасть далеко от поверхности испарения.
В некоторых вариантах осуществления, устройство может дополнительно содержать камеру для накопления накипи и канал, размещенный таким образом, чтобы при повороте устройства из рабочего положения, в котором вода подается на поверхность испарения, в исходное положение, в котором вода не подается на поверхность испарения, накипь, открепленная от поверхности испарения, будет проходить вдоль упомянутого канала в упомянутую камеру для накопления накипи, которая выполнена с возможностью удерживания упомянутой накипи. Таким образом, открепленная накипь может перемещаться из окрестности поверхности испарения и собираться в камере для накопления накипи, которая может быть дальше от поверхности испарения, где имеет место испарение. Накипь может перемещаться во время использования устройства, и перемещение накипи будет дополнительно снижать взаимодействие между водой, и паром и накопленной накипью. Канал может дополнительно содержать наклонный элемент, расположенный таким образом, чтобы накипь, перемещающаяся по каналу, могла перемещаться в направлении от поверхности испарения к камере для накопления накипи вдоль первой поверхности испарения наклонного элемента, и накипь предупреждается от перемещения из камеры для накопления накипи обратно к поверхности испарения с помощью второй поверхности испарения наклонного элемента.
Наклонный элемент будет удерживать накопленную накипь в камере для накопления накипи и, следовательно, отделять ее от поверхности испарения и процесса испарения. Таким образом, взаимодействие между водой и паром и накопленной накипью уменьшается и ранее описанные проблемы дополнительно преодолеваются.
Камера для накопления накипи может быть выполнена с возможностью открывания для позволения пользователю удалять накипь из камеры для накопления накипи. Таким образом, пользователь может удалять накопленную накипь из камеры для накопления накипи и дополнительно увеличивать срок службы устройства и уменьшать взаимодействие между паром и накопленной накипью.
Нагревательный элемент может быть встроен в испаряющий элемент вблизи поверхности испарения. За счет введения нагревательного элемента близко к поверхности испарения, уменьшается запаздывание по времени между включением нагревателя и достижением 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 термический удар, наведенный на любую накипь, которая находится на поверхности испарения. Это будет помогать в разрушении и удалении этой накипи для того, чтобы она могла упасть далеко от поверхности испарения.
Устройство может дополнительно содержать датчик для определения температуры поверхности испарения и котроллер, выполненный с возможностью управления нагревательного элемента в зависимости от заранее заданной температуры поверхности испарения. Таким образом, устройство может поддерживать постоянно высокую температуру на поверхности испарения и испарять воду с желательной скоростью, а также наводить термический удар в любой накипи на поверхности испарения. Кроме того, поддержание постоянно высокой температуры будет обеспечивать то, что, по существу, вся вода, подаваемая на поверхности испарения, испаряется на поверхности испарения и не достигает области накопления накипи, где накапливается накипь.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, может быть создан паровой утюг, содержащий устройство для генерации пара в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, может быть обеспечен способ для открепления накипи от поверхности испарения в приспособлении для генерации пара, которое содержит входное отверстие для воды, поверхность испарения и нагреватель, размещенный смежно с поверхностью испарения, при этом способ включает в себя этапы нагревания упомянутой поверхности испарения до заранее заданной температуры, и подачу воды, имеющей температуру, более низкую, чем упомянутая заранее заданная температура, на один или несколько участков поверхности испарения, таким образом, чтобы накипь на одном или каждом участке упомянутой поверхности испарения, на которую подается вода, охлаждалась с другой скоростью по отношению к скорости, с которой охлаждается накипь на остальной части поверхности испарения, тем самым включая в себя тепловое напряжение и/или деформацию в накипи, находящейся на упомянутой поверхности испарения, что приводит к разрушению накипи и откреплению от упомянутой поверхности испарения.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные в дальнейшем в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения, только в качестве примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:
Фиг.1 изображает устройство для генерации пара, которое известно из US5613309;
Фиг.2 изображает разрез устройства для генерации пара согласно настоящему изобретению;
Фиг.3 изображает вид сверху части устройства согласно фиг.3;
Фиг.4a изображает разрез варианта осуществления устройства для генерации пара, имеющего поверхность испарения с углубленным участком;
Фиг.4b изображает разрез варианта осуществления устройства для генерации пара, имеющего поверхность испарения с множеством углубленных участков;
Фиг.5a изображает разрез парового утюга, имеющего устройство согласно фиг.2 и 3, находящийся в рабочем положении;
Фиг.5b изображает паровой утюг согласно фиг.4, находящийся в исходном положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг.1 изображает паровой утюг 1, который известен из патентного документа US5613309. Паровой утюг 1 содержит подошву 2 с рядом отверстий 3, через которые может проходить пар, который должен применяться к разглаживаемой одежде. Паровой утюг 1 имеет камеру 4 парообразования, размещенную центрально над подошвой 2, и паровой канал 5, который продолжается вокруг подошвы 2 и соединяет камеру 4 парообразования с отверстиями 3. Нагревательный элемент 6 продолжается вокруг бокового края 7 камеры 4 парообразования для испарения воды в камере 4 парообразования.
Камера 4 парообразования содержит устройство 8 для выдачи водяных капель, которое подает капли воды из резервуара для воды в камеру 4 парообразования, где происходит испарение воды. Камера 4 парообразования также включает в себя дефлекторное устройство 9, которое, для ясности, показано размещенным внутри камеры 4 парообразования, а также удаленным из парового утюга 1. Дефлекторное устройство 9 имеет две противоположные наклонные поверхности 10, 11 испарения, соединенные на гребне 12, который размещен под устройством 8 для выдачи водяных капель. Дефлекторное устройство 9 действует с возможностью разделения водяных капель по существу поровну, для того, чтобы вода стекала вниз по обеим наклонным поверхностям 10, 11 испарения дефлекторного устройства 9, и накапливалась внутри камеры 4 парообразования на нижней части дефлекторного устройства 9, рядом с боковым краем 7 камеры 4 парообразования, где размещен нагреватель 6. Таким образом, вода превращается в пар на наклонных поверхностях 10, 11 испарения дефлекторного устройства 9 и из емкостей, образованных на нижней части наклонных поверхностей 10, 11 испарения, рядом с боковым краем 7 камеры 4 парообразования и нагревательным элементом 6.
Однако, из-за того, что вода испаряется на наклонных поверхностях 10, 11 испарения дефлекторного устройства 9 и в емкостях, образованных на нижней части камеры 4 парообразования, рядом с нагревательным элементом 6, на этих участках будет образовываться и накапливаться накипь. По мере того как накапливается накипь, скорость испарения устройства будет падать, поскольку накипь способствует изолированию нагревательного элемента и уменьшению скорости теплопередачи от нагревательного элемента 6 к наклонным поверхностям 10, 11 испарения и, следовательно, воде. Со временем, без очистки и без технического обслуживания, устройство прекратит работу, поскольку нагревательный элемент 6 будет перегреваться или не сможет переносить достаточное количество тепловой энергии для испарения воды и создания пара. Кроме того, поскольку накипь будет накапливаться в том же месте, где закипает и испаряется вода, испаренный пар будет переносить частицы, и будет образовываться пена за счет реакции воды и пара с накопленной накипью, как объяснялось ранее.
Срок службы устройства со ссылкой на фиг.1 будет ограничиваться накипью, которая будет накапливаться на нагретых поверхностях испарения внутри камеры 4 парообразования.
Фиг.2 изображает пример устройства 13 для генерации пара согласно настоящему изобретению. Устройство 13 содержит корпус, образованный из первой части 14 и второй части 15, которые прикреплены друг к другу с помощью болтов, которые продолжаются через фланец 16 на внешнем крае каждой части 14, 15 для образования внутренней камеры 17. В этом примере, первая и вторая части 14, 15 корпуса являются круглыми по форме и присоединенными около периферийного фланца 16, хотя следует понимать, что корпус 14, 15 и паровая камера 17 могут иметь любую форму, например, корпус может быть квадратным, треугольным или любой другой формы. Соединение между первой и второй частями 14, 15 корпуса может включать в себя резиновое уплотнение 18 или прокладку, которая размещена между фланцами 16 каждой первой и второй частей 14, 15 таким образом, чтобы паровая камера 17 была уплотнена. Пар генерируется внутри паровой камеры 17 и это может приводить к образованию пара среднего и высокого давления в зависимости от применения устройства. Следовательно, корпус должен быть выполнен из подходящего материала и соответствующим образом спроектирован. Например, первая и вторая части 14, 15 корпуса могут быть выполнены из полимерного материала или металла такого, как алюминий. В качестве альтернативы, первая и вторая части 14, 15 корпуса могут быть выполнены из разных материалов, например, первая часть 14 может содержать литой или механически обработанный алюминий и вторая часть 15 может быть выполнена из полимерного материала. В любом случае, материалы должны быть подходящими для безопасного взаимодействия с температурой и давлением, в соответствии с применением паронегерирующего устройства.
Как показано на фиг.2, вторая часть 15 корпуса, которая по существу является покрывным элементом или крышкой, содержит входное отверстие 19 для воды, которое подает воду в паровую камеру 17, как будет более подробно описано далее в этом документе. Вторая часть 15 корпуса также может содержать клапан 20 сброса давления и выходное отверстие 21 для пара. Клапан 20 сброса давления является важным элементом безопасности и выполнен с возможностью открывания, когда давление внутри паровой камеры 17 превышает заранее заданный безопасный уровень. Следует понимать, что клапан 20 сброса давления может, в качестве альтернативы, быть встроенным в выходном отверстии 21 для пара или размещенным в первой части 14 корпуса.
Выходное отверстие 21 для пара может быть присоединено к любому устройству, шлангу, трубке, трубе или другому средству для применения, использования или подаче пара. Например, выходное отверстие 21 для пара может подавать пар изнутри паровой камеры 17 в паровой канал подошвы парового утюга подобно тому, как это описано со ссылкой на фиг.1. В качестве альтернативы, выходное отверстие 21 для пара может подавать пар из паровой камеры 17 в шланг, присоединенный к устройству применения пара такому, как головка для выдачи пара, для применения пара к одежде или другим предметам. Следует понимать, что выходное отверстие 21 для пара, в качестве альтернативы, может быть предусмотрено в первой части 14 корпуса. Также устройство, если требуется, может содержать множество выходных отверстий для пара для обеспечения пара на множество приспособлений или исполнительных устройств.
Первая часть 14 корпуса содержит испаряющий элемент 22, который действует с возможностью нагревания и испарения воды, которая должна подаваться в паровую камеру 17, и область 23 накопления накипи, как будет описано более подробно далее со ссылкой на фиг.2.
Как показано на фиг.2, первая часть 14 корпуса содержит испаряющий элемент 22, который окружен областью 23 накопления накипи. В частности, первая часть 14 корпуса содержит центральный выступ, который продолжается внутрь паровой камеры 17, к входному отверстию 19 для воды, выполненному во второй части 15 корпуса. Этот выступ образует испаряющий элемент 22 и выполнен с возможностью испарения воды, которая должна подаваться в паровую камеру 17 посредством входного отверстия 19 для воды. Остаток первой части 14 корпуса образует кольцевой участок вокруг выступающего испаряющего элемента 22, который представляет собой область 23 накопления накипи. В этом примере, входное отверстие 19 для воды выполнено центрально в круглой второй части 15 корпуса, и испаряющий элемент 22 выполнен по центру внутри первой части 14 корпуса, с областью 23 накопления накипи, являющейся кольцевой областью, которая размещена смежно и окружает испаряющий элемент 22. Однако следует понимать, что входное отверстие 19 для воды и испаряющий элемент 22 могут быть выполнены в любом положении в пределах паровой камеры 17, и область 23 накопления накипи будет занимать пространство, смежное и/или окружающее испаряющий элемент 22 на любой стороне.
Испаряющий элемент 22, который выступает из первой части 14 корпуса внутрь паровой камеры 17, содержит криволинейную поверхность 24 испарения, которая направлена к входному отверстию 19 для воды таким образом, чтобы вода 25, подающаяся внутрь паровой камеры 17, попадала на поверхность 24 испарения. Таким образом, поверхность 24 испарения размещена на другом уровне по отношению к области 23 накопления накипи. Поверхность 24 испарения нагревается, и вода 25 образует пленку на этой нагретой поверхности 24 испарения, которая испаряется с возможностью образования пара. В частности, входное отверстие 19 для воды размещено непосредственно над поверхностью 24 испарения с тем, чтобы вода падала, под действием силы тяготения и/или давления, из входного отверстия 19 для воды на поверхность 24 испарения.
Входное отверстие 19 для воды может быть выполнено с возможностью капанья воды 25 на поверхность 24 испарения с постоянной скоростью. В качестве альтернативы, входное отверстие 19 для воды может быть выполнено с возможностью подачи постоянного потока воды 25 на поверхность 24 испарения. В качестве альтернативы, входное отверстие 19 для воды может быть выполнено с возможностью распыления воды 25 на поверхность 24 испарения испаряющего элемента 22 для того, чтобы вода 25 обеспечивалась на поверхность 24 испарения одновременно во многих местах. В качестве альтернативы, здесь может быть предусмотрено более одного входного отверстия для введения воды 25 во множество мест на поверхности 24 испарения. В качестве альтернативы, здесь может находиться одно входное отверстие, которое выполнено с возможностью перемещения таким образом, чтобы оно могло переустанавливаться для введения воды 25 в разные места на поверхности 24 испарения. В любом случае, вода 25 размещена в отношении паровой камеры 17 таким образом, чтобы на поверхности 24 испарения испаряющего элемента 22 образовывалась пленка воды, и чтобы пленка воды нагревалась и испарялась. Таким образом, по существу вся вода 25, подаваемая внутрь паровой камеры 17, испаряется на поверхности 24 испарения испаряющего элемента 22 и не втекает в смежную область 23 накопления накипи. Следовательно, по существу никакая вода не входит в область 23 накопления накипи и поэтому вода не может вступать в реакцию с накопленной накипью для создания пены и пара с содержанием примеси.
В некоторых из вышеописанных примеров, вода 25 подается на поверхность 24 испарения во множество мест на поверхности 24 испарения. То есть, множество водяных капель или множество потоков воды контактируют с поверхностью испарения в разных местах. Это может быть достигнуто посредством действия распыления или за счет наличия множества входных отверстий для воды. Это может происходить одновременно, например, если входное отверстие 19 для воды распыляет воду на поверхность 24 испарения, тогда водяные капли будут одновременно обеспечиваться на поверхность 24 испарения. С другой стороны, вода 25 может быть обеспечена во множество мест на поверхности 24 испарения последовательным образом. Так или иначе, вода 25 будет способствовать охлаждению разных участков поверхности 24 испарения, и накипи на поверхности 24 испарения, с разными скоростями и в разных количествах. То есть, участки поверхности 24 испарения, которые непосредственно обеспечены водой, будут охлаждаться быстрее, чем другие участки поверхности 24 испарения, что будет заставлять накипь на поверхности 24 испарения охлаждаться с разными скоростями. Это дифференциальное охлаждение и нагревание будет приводить к напряжениям и деформациям внутри накипи, что будет заставлять накипь разрушаться, становиться открепленной от поверхности 24 испарения и падать в область 23 накопления накипи.
Входное отверстие 19 для воды присоединено к резервуару 39 для воды, которая обеспечивает воду для генерации пара. Входное отверстие 19 для воды может быть выполнено внутри резервуара 39 для воды, которая размещена непосредственно над второй частью 15 корпуса. В качестве альтернативы, как показано на фиг.2, резервуар 39 для воды может быть удален из корпуса и рукав или трубка 40 может присоединять резервуар 39 для воды к входному отверстию 19 для воды. По желанию, может быть предусмотрен насос 41, для перемещения воды из резервуара 39 для воды к входному отверстию 19 для воды. Насос 41 также может быть выполнен с возможностью дозирования или поддержания давления воды так, чтобы скорость потока воды через входное отверстие 19 для воды была стабильной в отношении устройства. Если требуется, в трубке 40 или во входном отверстии 19 для воды, или в резервуаре 39 для воды или в любом другом подходящем месте может быть предусмотрен клапан или другое средство управления скорости потока воды через входное отверстие 19 для воды.
Согласно любому варианту осуществления настоящего изобретения, устройство снабжено контроллером 50. Контроллер 50 может управлять насосом 41 и/или клапаном с возможностью управления скоростью и/или количеством воды, подаваемой через входное отверстие 19 на поверхность испарения в зависимости от температуры поверхности испарения, с целью доведения до максимума эффекта термического удара. Поток также может регулироваться для обеспечения того, что вся вода, которая контактирует с поверхностью испарения, испаряется и никакая вода, или, по существу, никакая вода, не течет от поверхности 24 испарения в область 23 накопления накипи. Например, для управления эффектом термического удара и/или для обеспечения того, что вся вода испаряется на поверхности испарения, клапан может управляться тепловым переключателем, чувствительным к температуре поверхности испарения и который изменяет скорость потока через клапан в зависимости от температуры на упомянутой поверхности испарения. Количество и/или скорость потока воды, которая будет испаряться на поверхности испарения, когда поверхность испарения находится при заданной температуре, могут быть заранее заданы, и клапан и тепловой переключатель могут быть спроектированы соответствующим образом.
Размер и площадь поверхности 24 испарения на испаряющем элементе 22 выбирают с возможностью обеспечения надлежащей скорости генерации пара. Требуемая скорость генерации пара будет зависеть от применения устройства, ограничения давления в отношении корпуса, максимальной скорости подачи воды и размера устройства. Однако, в качестве указания, эксперименты показали, что для генерации пара при скорости подачи воды 30 граммов в минуту (г/мин), будет требоваться круглая поверхность испарения, имеющая диаметр 49 миллиметров, нагреваемая до 180 градусов Цельсия, или диаметр 70 мм при 150 градусах Цельсия. Поверхность 24 испарения имеет достаточный размер и температуру для испарения по существу всей воды 25, которая подана на поверхность 24 испарения с тем, чтобы мало или совсем никакая вода не входила в область 23 накопления накипи, окружающую испаряющий элемент 22.
Испаряющий элемент 22, в частности, поверхность 24 испарения, на которую подается вода 25 посредством входного отверстия 19 для воды, нагревается электрическим нагревателем. В этом примере, электрический нагревательный элемент 26 встроен внутрь испаряющего элемента 22 таким образом, чтобы поверхность 24 испарения нагревалась с возможностью испарения воды, подаваемой в паровую камеру 17 через входное отверстие 19 для воды. Также может быть предусмотрено термочувствительное устройство 27 для измерения температуры испаряющего элемента 22 и, в частности, температуры поверхности 24 испарения. Термочувствительное устройство 27 может быть размещено на внешней стороне поверхности испарения первой части 14 корпуса и сделана поправка на уменьшение перепада температур между поверхностью 24 испарения и наружной частью поверхности испарения.
В качестве альтернативы, термочувствительное устройство 27 может быть размещено таким образом, чтобы оно непосредственно воспринимало температуру испаряющего элемента непосредственно под поверхностью 24 испарения или на самой поверхности 24 испарения. Термочувствительное устройство 27 может быть присоединено к контроллеру 50 таким образом, чтобы контроллер 50 управлял количеством и скоростью потока воды в зависимости от температуры, воспринятой термочувствительным устройством 27. В одном варианте осуществления, клапан управляет потоком воды через входное отверстие 19 на поверхность 24 испарения и может содержать стержень, выполненный с возможностью приближения и удаления от гнезда конического клапана, для управления потоком через отверстие в гнезде клапана. Температурный датчик может содержать биметалическую полоску, прикрепленную или подвергающуюся действию температуры поверхности испарения, и которая деформируется как функция температуры поверхности испарения, с тем, чтобы заставить стержень смещаться в направлении к, или от, гнезда клапана, тем самым изменяя поток воды через отверстие в зависимости от температуры поверхности испарения. Однако следует понимать, что возможны другие способы управления потоком воды в отношении поверхности испарения.
Таким образом, можно предотвращать попадание воды в область 23 накопления накипи около испаряющего элемента 22, и/или управлять эффектом теплового удара. Кроме того, нагревательный элемент 26 размещен проксимально к поверхности 24 испарения таким образом, чтобы поверхность 24 испарения нагревалась, но поверхность испарения в пределах области 23 накопления накипи не нагревалась. Таким образом, никакая вода не испаряется из области 23 накопления накипи, и пар не будет генерироваться при наличии накопленной накипи. Область 23 накопления накипи будет становиться более теплой, чем комнатная температура, из-за образования пара в паровой камере 17, но область 23 накопления накипи не нагревается непосредственно нагревательным элементом 26 для того, чтобы мало или никакого испарения не возникало в области 23 накопления накипи.
Как объяснено выше, поскольку вода 25 подается в паровую камеру 17 через входное отверстие 19 для воды, она будет падать на поверхность 24 испарения испаряющего элемента 22 и образовывать пленку воды на поверхности 24 испарения, которая превращается в пар. Пар будет выходить из паровой камеры 17 через выходное отверстие 21 для пара или другое средство, предусмотренное для выведения пара из паровой камеры 17. Если используется вода с примесями в устройстве согласно фиг.2, то будет неизбежно образовываться накипь на поверхности 24 испарения по мере испарения воды. Однако, как объяснено далее в этом документе, конфигурация испаряющего элемента 22 будет препятствовать накоплению накипи на поверхности 24 испарения и, следовательно, преодолевать описанные ранее проблемы с накоплением накипи.
В примере, показанном на фиг.2, поверхность 24 испарения является куполообразной и искривленной таким образом, чтобы она была наклонена вниз внутрь области 23 накопления накипи вокруг испаряющего элемента 22. Этот выпуклый, куполообразный профиль предназначен для того, чтобы любая накипь, которая образуется и открепляется от поверхности 24 испарения, падала на некотором расстоянии от поверхности 24 испарения в области 23 накопления накипи. Любая рыхлая накипь на поверхности 24 испарения будет проталкиваться вперед в область 23 накопления накипи водой 25, подаваемой на поверхность 24 испарения, при этом пар создается на поверхности 24 испарения и под действием силы тяготения, которая будет перетаскивать накипь по поверхности 22 испарения и в область 23 накопления накипи. Кроме того, криволинейный, куполообразный профиль поверхности 24 испарения будет затруднять накопление накипи на поверхности 24 испарения, поскольку криволинейный профиль будет создавать напряжения и деформации в накипи, которые будут разрушать ее на отдельные куски. После того, как накипь становится открепленной от поверхности 24 испарения, она будет падать в область 23 накопления накипи вокруг испаряющего элемента 24, как описано выше.
Хотя вышеизложенное описание описывает рыхлую открепленную накипь, падающую с поверхности 24 испарения в область 23 накопления накипи, следует понимать, что накипь может перемещаться от поверхности испарения, будучи подталкиваемая водой и/или паром, или она может смещаться по поверхности 24 испарения и в область 23 накопления накипи. В любом случае, рыхлая открепленная накипь будет падать на некотором расстоянии от поверхности 24 испарения, к области 23 накопления накипи.
Следует понимать, что испаряющий элемент 22, в качестве альтернативы, может быть снабжен поверхностью испарения, которая имеет наклонную, коническую или пирамидальную или любую другу форму. В любом случае, поверхность 24 испарения должна быть наклонной в смежной области 23 накопления накипи для того, чтобы открепленная накипь удалялась от поверхности 24 испарения и в область 23 накопления накипи.
Следует понимать, что устройство может быть выполнено с возможностью удержания пара внутри камеры при давлении, которое является больше атмосферного давления, для того, чтобы пар мог быть выпущен в любой момент. В этом случае, входное отверстие 19 для воды может быть выполнено с возможностью открывания и допуска воды в паровую камеру, когда давление внутри камеры падает ниже определенного уровня. Также, следует учитывать, что точка кипения воды возрастает при увеличении давления, поэтому нагреватель и другие компоненты должны быть выбраны и/или спроектированы в соответствии с требуемым давлением и температурой. Следует понимать, что максимальное давление пара может регулироваться за счет управления температуры поверхности 24 испарения и скорости подачи воды через входное отверстие 19 для воды.
В альтернативном примере, входное отверстие 19 для воды может открываться всегда, когда устройство находится в работе или когда пользователь открывает входное отверстие 19 для воды, чтобы позволить выход пара из выходного отверстия для пара. Таким образом, пар обеспечен 'по требованию' и пользователь не должен ждать требуемое повышение давления перед использованием устройства.
Перемещение рыхлой накипи от поверхности 24 испарения в окружающую область 23 накопления накипи означает то, что предотвращено накопление накипи на поверхности 24 испарения. Вместо этого, накипь собирается в области 23 накопления накипи, которая отделена в отношении нагретой поверхности 24 испарения, где образуется пар, и таким образом вода 25 не испаряется при наличии накопленной накипи. Кроме того, отрицательные свойства накипи, действующей как изолирующий материал на поверхности 24 испарения, также избегаются и результативность и эффективность нагревательного элемента 26 не снижается со временем.
В примере, показанном на фиг.2, нагревательный элемент 26 встроен в испаряющий элемент 22 таким образом, чтобы быть в непосредственной близости к поверхности 24 испарения. Это означает, что поверхность 24 испарения, как таковая, поддерживается при высокой температуре, и нагревательный элемент 26 может быстро нагревать поверхность 24 испарения, когда падает температура, что будет иметь место при подаче воды на поверхность 24 испарения и испарении. Близость нагревательного элемента 26 к поверхности 24 испарения уменьшает запаздывание по времени между включением нагревательного элемента 26 и последующим возрастанием температуры поверхности 24 испарения. Таким образом, устройство выполнено с возможностью лучшего регулирования температуры поверхности 24 испарения и поддержания высокой температуры, позволяя поверхности 24 испарения испарить всю воду, которая подана на поверхность 24 испарения и предотвращать попадание воды в область 23 накопления накипи, окружающую испаряющий элемент 22. Испаряющий элемент 22 также может включать в себя датчик 27 температуры, который может быть встроен в испаряющий элемент 22 или размещен вблизи поверхности 24 испарения. Датчик 27 температуры выполнен с возможностью быстрого детектирования любого падения температуры на поверхности 24 испарения, и контроллер выполнен с возможностью регулирования мощности нагревательного элемента 26, соответственно. Нагревательный элемент 26 может быть нагревателем типа "включено-выключено", и в этом случае нагревательный элемент 26 включается, когда температура поверхности 24 испарения падает ниже заранее заданной величины, и выключается, когда температура поднимается выше заранее заданной величины. В качестве альтернативы, нагревательный элемент 26 может иметь переменную выходную мощность для того, чтобы на поверхности 24 испарения могла поддерживаться более постоянная температура. Таким образом, температура поверхности 24 испарения испаряющего элемента 22 может тщательно поддерживаться при достаточно высокой температуре для испарения воды 25, подаваемой на поверхность 24 испарения перед тем, как она достигнет область 23 накопления накипи. Следовательно, никакая вода, или, по меньшей мере, очень немного воды, не будет накапливаться в области 23 накопления накипи.
Кроме того, высокая температура поверхности 24 испарения и постоянство этой температуры означает, что накипь менее вероятно подлежит удерживанию на поверхности 24 испарения, как таковой, и будет открепляться и раскалываться на хлопья и порошок, который будет перемещаться в область 23 накопления накипи, окружающую испаряющий элемент 22. Постоянная высокая температура поверхности 24 испарения, в комбинации с относительно низкой температурой воды 25, подаваемой на поверхность 24 испарения, означает, что любая накипь на поверхности 24 испарения будет подвергаться высокотемпературному удару, который будет разрушать и удалять любую накипь. Любая накипь, образованная на поверхности 24 испарения, будет иметь разный коэффициент температурного расширения в отношении материала поверхности 24 испарения, как такового. Следовательно, по мере подачи воды 25 на поверхность 24 испарения, накипь будет охлаждаться с другой скоростью по отношению к материалу поверхности 24 испарения, и затем нагреваться с другой скоростью, по мере того, как тепловая энергия передается воде. Это будет обуславливать другую скорость сжатия и расширения накипи, по сравнению с поверхностью 24 испарения, что будет наводить напряжения и деформации в накипи, заставляя ее разрушаться на частицы и открепляться от поверхности 24 испарения, которые затем перемещаются в область 23 накопления накипи, как объяснялось ранее. Даже если материал поверхности 24 испарения не подвергается какому-либо значительному сжатию, при подаче воды на поверхность 24 испарения, любая накопленная накипь будет охлаждаться водой, и термический удар из-за дифференциального охлаждения будет разрушать накипь и позволять ей перемещаться в область 23 накопления накипи.
Кроме того, как только в слое накипи на поверхности 24 испарения образовались трещины и зазоры, вода 25, подаваемая на поверхность 24 испарения, будет протекать через эти трещины и в зазоры и на поверхность 24 испарения. Поскольку эта вода контактирует с поверхностью 24 испарения, она будет испаряться и подвергаться увеличению в объеме, по мере того, как она превращается в пар. Это будет отталкивать накипь далее от поверхности 24 испарения и обеспечивать дополнительную силу, действующую с возможностью разрушения накипи и выталкивания ее от поверхности 24 испарения и в область 23 накопления накипи.
Как ранее объяснялось, в одном примере входное отверстие 19 для воды или множество входных отверстий для воды могут быть выполнены с возможностью подачи воды на поверхность 24 испарения во многих местах. Это может быть достигнуто с помощью множества входных отверстий для воды, входного отверстия для воды, которое распыляет воду на поверхности 24 испарения, или с помощью перемещаемого входного отверстия для воды. Обеспечение воды в разных местах на поверхности испарения будет приводить к разному охлаждению слоя накипи и поверхности 24 испарения, различному нагреванию воды и неравномерной генерации пара вдоль поверхности 24 испарения. Это будет увеличивать величину напряжений и деформаций, образованных в слое накипи, заставляя накипь разрушаться с тем, чтобы она падала в область 23 накопления накипи.
Хотя создание термического удара внутри накипи является основным способом, при котором накипь должна удаляться с поверхности 22 испарения, испаряющий элемент 22, включающий в себя поверхность 24 испарения, также может быть выполнен с возможностью изменения своей поверхности под действием теплового нагревания и охлаждения. В частности, испаряющий элемент 22 может быть конфигурирован таким образом, чтобы при его нагревании термическое расширение испаряющего элемента 22 заставляло форму поверхности 24 испарения изменяться регулярным или нерегулярным образом. В этом случае, будет возникать регулярное изменение формы, если поверхность 24 испарения подлежит расширению на одинаковую величину в каждом направлении, то есть, она подвергается равномерному тепловому расширению и/или сжатию. С другой стороны, будет возникать неравномерное изменение формы, если испаряющий элемент 22 и поверхность 24 испарения выполнены с возможностью расширения больше в одном направлении, чем в другом. Например, стенки испаряющего элемента 22 и/или поверхности 24 испарения могут иметь переменную толщину для того, чтобы некоторые области расширялись больше, чем другие при нагревании, заставляя поверхность 24 испарения изменять форму нерегулярным образом. В каждом случае, тепловое расширение и/или сжатие также будет способствовать разрушению любой накипи, которая образовалась на поверхности 24 испарения, что, в комбинации с эффектом термического удара, описанным выше, будет дополнительно способствовать откреплению накипи от поверхности 22 испарения для того, чтобы она падала в область 23 накопления накипи. При этом, поверхность 24 испарения, если требуется, может быть снабжена некоторым покрытием или иметь финишную обработку поверхности испарения, которая также помогает предупреждать присоединение накипи к поверхности 24 испарения, для того, чтобы накипь легче разрушалась и откреплялась, когда подвергается термическому удару. Например, антипригарное покрытие такое, как политетрафторэтиленовое или керамическое покрытие, или, в качестве альтернативы, хорошо отполированная отделка поверхности испарения могут быть предусмотрены для усложнения образования накипи в виде больших частиц и хлопьев на поверхности 24 испарения. Кроме того, антипригарное покрытие или финишная обработка поверхности испарения будут позволять больше относительного перемещения между накипью и поверхностью 24 испарения. Это будет приводить к более высоким напряжениям в накипи, которая будут быстрее разрушаться и открепляться от поверхности 24 испарения.
Испаряющий элемент 22, описанный выше со ссылкой на фиг.2, также может помогать в улучшении испарения воды за счет преодоления эффекта Лейденфроста. Эффект Лейденфроста возникает, когда капля жидкости становится подвешенной над нагретой поверхностью испарения благодаря испарению, образующемуся между этой поверхностью испарения и жидкостью - испарение захватывается и отделяет поверхность испарения от жидкости, которая препятствует переносу тепла. Криволинейная поверхность 24 испарения испаряющего элемента 22 помогает преодолевать эффект Лейденфроста, поскольку водяные капли, которые становятся подвешенными на поверхности 24 испарения из-за эффекта Лейденфроста, будут перемещаться вниз по криволинейной поверхности 24 испарения под действием силы тяготения. Поскольку капля перемещается вдоль поверхности испарения, трение будет обуславливать утечку, по меньшей мере, некоторой части испарения, и эффект Лейденфроста будет нарушен, позволяя эффективный перенос тепла к воде для испарения. Кроме того, высокотемпературная поверхность 24 испарения будет обуславливать значительное увеличение температуры воды перед ее контактом с поверхностью 24 испарения, и она сразу будет нагревать и испарять воду. Следовательно, вода может испаряться быстрее и слой испарения не имеет никакой возможности образовываться, избегая эффект Лейденфроста. Это является преимуществом над испарением воды на плоской нагретой поверхностью испарения, поскольку посредством плоской поверхности испарения испарение будет становиться захваченным под водой и подвешивать воду над поверхностью испарения, тем самым уменьшая перенос тепла. Кроме того, криволинейный испаряющий элемент 22 является предпочтительным в отношении наклонной плоской нагретой поверхности испарения такой, как описанная со ссылкой на фиг.1, поскольку эффект Лейденфроста может приводить к образованию подвешенной воды над нагретой поверхностью испарения внизу наклонной поверхности испарения, возле нагревательного элемента, тем самым уменьшая передачу тепловой энергии воде.
Конструкция из испаряющего элемента 22 и области 23 накопления накипи, как описано выше со ссылкой на фиг.2, означает, что вода не испаряется в области 23 накопления накипи. Как объяснено, не допускается накопление накипи на нагретой поверхности 24 испарения для того, чтобы вода испарялась на относительно чистой и свободной от накипи поверхности испарения. Это будет помогать в предотвращении накопления накипи, что будет улучшать рабочие характеристики изделия и продолжительность срока службы. Кроме того, поскольку вода предупреждена, главным образом, от попадания в область 23 накопления накипи, уменьшается или исключается пенообразование и загрязнение пара, которое в ином случае вызывается нагреванием воды при наличии накипи.
Конструкция из испаряющего элемента 22 и области 23 накопления накипи приводит к лучшим рабочим характеристикам парогенерирующего устройства, поскольку накипь не накапливается и поэтому перенос тепла от поверхности 24 испарения к воде не уменьшается. Это будет также увеличивать продолжительность срока службы устройства и потенциально требуемое время между очисткой или техническим облуживанием для удаления накипи.
Фиг.3 изображает вид сверху устройства, описанного со ссылкой на фиг.2, с удаленной второй частью 15 корпуса, для того, чтобы были видны внутренние конструктивные особенности первой части 14 корпуса. В частности, в этом примере первая часть 14 корпуса является круглой и содержит фланец 16 и множество фиксирующих отверстий 28 вокруг периферийного края первой части 14 корпуса для того, чтобы вторая часть 15 корпуса могла быть фиксирована к первой части с возможностью установления паровой камеры 17 с помощью болтов, заклепок или других креплений. Кроме того, фиг.3 изображает испаряющий элемент 22, который выступает центрально внутри первой части 14 корпуса внутрь паровой камеры 17. Испаряющий элемент 22 окружен областью 23 накопления накипи, которая, как объяснено со ссылкой на фиг.2, размещена смежно с испаряющим элементом 22 таким образом, чтобы накипь, образованная посредством испарения воды на поверхности 24 испарения, собиралась в этой области.
Также показанный на фиг.3, электрический нагревательный элемент 26, встроенный в испаряющий элемент 22 намотан в виде спирали таким образом, чтобы вся поверхность 24 испарения испаряющего элемента 22 нагревалась равномерно с помощью нагревательного элемента 26. Таким образом, нагревательный элемент 26 может быстро нагреть всю поверхность 24 испарения для достижения какого-либо изменения по температуре и, тем самым, поддержания стабильной температуры, что, как объяснено ранее, помогает в предупреждении накопления накипи на поверхности 24 испарения. В качестве альтернативы, нагревательный элемент 26 может быть размещен в другом месте в пределах устройства и выполнен с возможностью нагревания поверхности 24 испарения. Предпочтительно, что область накопления накипи является отделенной или изолированной от нагревателя для того, чтобы температура области накопления накипи была ниже, чем температура поверхности испарения.
Размер и объем области 23 накопления накипи, окружающей испаряющий элемент 22, могут быть выполнены с возможностью определения того, как часто накипь должна удаляться из устройства для поддержания рабочих характеристик. Например, если изделие должно быть спроектировано со сроком службы 6 лет, то с учетом использования 100 литров в год воды с концентрацией карбоната кальция в интервале 120-180 мг/л, объем образованной накипи будет приблизительно в интервале 195-293 кубических сантиметров. Однако при условии, что хлопья и порошкообразные частицы накипи не будут занимать весь объем, в котором они размещены, может быть предусмотрена область накопления накипи, имеющая объем примерно 600 кубических сантиметров, для того, чтобы устройство могло работать в течение 6 лет без вредного влияния накипи на рабочие характеристики испаряющего элемента.
Следует понимать, что вышеприведенное описание является лишь примером возможного объема области 23 накопления накипи и область 23 накопления накипи, в качестве альтернативы, может иметь любой размер. Например, если требуется более долгий или более короткий срок службы изделия, то объем может быть соответственно скорректирован. Также, область 23 накопления накипи может иметь объем, который является меньше, чем ожидаемый объем накипи на протяжении всего срока службы изделия и изделие может быть снабжено заранее заданным интервалом или индикатором обслуживания для того, чтобы покупатель знал, когда удалить накопленную накипь. В качестве альтернативы, как описано более подробно далее в этом документе, устройство, имеющее устройство, описанное выше, может быть обеспечено способом удаления накипи.
В другом примере, поверхность 24 испарения может быть снабжена одним или несколькими углубленными участками, например, желобком или множеством лунок. Углубленный участок(тки) может быть предусмотрен для обеспечения того, что пленка воды, образуемая на поверхности 24 испарения, по существу равномерно распределяется и не всегда течет в одном и том же направлении. Углубленные участки будут действовать с возможностью нарушения любого доминирующего потока воды и распространения воды по большей части поверхности 24 испарения, приводя к лучшему испарению.
Фиг.4а и 4b изображают альтернативные примеры устройства для генерирования пара, описанного со ссылкой на фиг.2 и 3. В частности, фиг.4а и 4b изображают разрезы согласно вариантам осуществления устройства для генерации пара, в которых поверхности 24 испарения снабжены одним или несколькими участками 42, 43 с углубленными элементами.
Как показано на фиг.4а, один вариант осуществления имеет поверхность 24 испарения с одним криволинейным углублением 42, которое продолжается вдоль поверхности 24 испарения, внутрь испаряющего элемента 22. Углубление 42 искривлено вогнутым образом так, чтобы вода, подаваемая на поверхность 24 испарения, текла к центру поверхности 24 испарения, образовывала пленку на поверхности 24 испарения и испарялась.
Фиг.4b изображает альтернативный вариант, содержащий множество углубленных участков 43, размещенных вокруг поверхности 24 испарения. В этом случае, углубленные участки 43 не позволяют воде, подаваемой на поверхность 24 испарения, иметь доминирующее направление потока, что может предупредить образование равномерно распределенной пленки воды на поверхности 24 испарения. Углубленные участки 43 заставляют воду течь в разных направлениях и распространяться равномерно по поверхности 24 испарения таким образом, чтобы пленка воды, по существу, была равномерной, и испарение воды происходило на всех частях поверхности 24 испарения.
Углубленные участки 42, 43 на поверхности 24 испарения, как описано со ссылкой на фиг.4а и 4b, заставляют воду из входного отверстия для воды быть более равномерно распределенной по поверхности 24 испарения. Это особенно важно, если устройство ориентировано так, что входное отверстие для воды не находится непосредственно над поверхностью 24 испарения, или если какое-либо перемещение устройства, например, боковое перемещение, означает, что вода из входного отверстия для воды не подается непосредственно в центр поверхности 24 испарения. Глубина углубленных участков 42, 43 должна быть такой, чтобы вода не собиралась 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 обеспечивает то, что вода быстро испаряется и не попадает в область 23 накопления накипи, а также обеспечивает то, что в накипи, которая образовалась на поверхности испарения, наводится термический удар.
Фиг.5а и 5b изображают устройство 30 парового утюга, которое содержит устройство 13 для генерирования пара, подобное описанному со ссылкой на фиг.2 и 3. Как показано на фиг.5а, паровой утюг 30 имеет ручку 31 для пользователя, с возможностью захвата, и подошву 32, которая прижимается к одежде с возможностью удаления складок. Подошва 32 включает в себя множество отверстий (не показанных), через которые может перемещаться пар, подлежащий введению в одежду. Также показано, что устройство 30 имеет область 33 для хранения воды, которая присоединена к входному отверстию 19 для воды (см. фиг.2), подобно описанному со ссылкой на фиг.2. Устройство 30 также включает в себя корпус 34, который имеет форму, по существу, подобную описанной со ссылкой на фиг.2 и 3, и может быть образован или не быть образован из двух отдельных частей, как описано ранее. В частности, определена уплотненная паровая камера 17 и выполнено входное отверстие 19 для воды в верхней части паровой камеры 17 над испаряющим элементом 22, который размещен под входным отверстием 19 для воды, когда подошва 32 представляет собой горизонтальную или почти горизонтальную плоскость рядом с поверхностью испарения, что является типичным рабочим положением устройства 30. Испаряющий элемент 22 выступает внутрь паровой камеры 17 и области 23 накопления накипи выполнена вокруг испаряющего элемента 22 способом, подобным описанному со ссылкой на фиг.2 и 3. Когда устройство 30 находится в рабочем положении, показанном на фиг.5а, любая вода в области 33 для хранения воды будет течь вниз из области 33 для хранения воды, где находится входное отверстие 19 для воды. Следовательно, в рабочем положении, с подошвой, находящейся горизонтально или почти горизонтально, вода может протекать через входное отверстие 19 для воды, в паровую камеру 17 и на поверхность 24 испарения для образования пара.
Как показано на фиг.5b, устройство может быть размещено в исходном положении, при котором устройство установлено на концевую поверхность 35 таким образом, чтобы нагретая подошва 32 была размещена под углом вверх. В этом исходном положении, вода в области 33 для хранения воды будет течь вниз к концевой поверхности 35 устройства и далеко от входного отверстия 19 для воды для того, чтобы никакая вода не могла проходить через входное отверстие 19 для воды и в паровую камеру 17. Таким образом, в этом положении, никакой пар не образуется, и устройство находится в исходном положении.
Как описывалось ранее, когда устройство находится в работе, с подошвой 32, размещенной, по существу, рядом с горизонтальной поверхностью испарения, вода из области 33 для хранения воды протекает через входное отверстие 19 для воды и в паровую камеру 17. Конструкция из входного отверстия 19 для воды и испаряющего элемента 22 означат, что вода, входящая в паровую камеру 17, подается на нагретую поверхность 24 испарения внутри паровой камеры 17. Следовательно, когда устройство находится в рабочем положении, вода подается на испаряющий элемент 22 и пар образуется тем же способом, который описан со ссылкой на устройство согласно фиг.2 и 3. В частности, вода испаряется на испаряющем элементе 22 и, таким образом, предупреждается попадание в область 23 накопления накипи. Также, накипь не может собираться на испаряющем элементе 22, и рыхлая накипь накапливается в смежной области 23 накопления накипи.
Входное отверстие 19 для воды может представлять собой отверстие, через которое вода может проходить, когда паровой утюг 30 находится в рабочем положении, как показано на фиг.5а. В качестве альтернативы, входное отверстие 19 для воды может включать в себя уплотнительную часть, управляемую кнопкой, которая перемещается с возможностью позволения потока воды через входное отверстие 19 для воды, когда пользователь нажимает кнопку или другой интерфейс такой, как кнопка 44, размещенная на ручке 31. Таким образом, пар может только быть образован, когда пользователь нажимает кнопку и допускается поток воды в паровую камеру. В качестве альтернативы, входное отверстие 19 для воды может включать в себя уплотнительную часть с электронным управлением, которая инициируется с возможностью перемещения в открытое положение, когда датчик детектирует отсутствие пара или давления в паровой камере 17.
Пар, создаваемый в паровой камере 17, может быть способным вытекать непосредственно из отверстий в подошве 32 или, в качестве альтернативы, может удерживаться внутри паровой камеры 17 до тех пор, пока пользователь не выпустит пар путем нажатия кнопки или другого пользовательского интерфейса для создания отверстия, через которое пар может выходить из паровой камеры 17.
Испаряющий элемент 22 и область 23 накопления накипи конфигурированы тем же способом, что и устройство, описанное со ссылкой на фиг.2 и 3. Следовательно, любая накипь, образованная при испарении воды на поверхности 24 испарения, будет открепляться от поверхности 24 испарения благодаря термическому удару, криволинейной или иной формы поверхности испарения поверхности 24 испарения испаряющего элемента 22 и любому покрытию поверхности 24 испарения, как объяснено выше. Затем рыхлый порошок и хлопья накипи перемещаются вниз в область накопления накипи, где они накапливаются в месте, которое отделено от поверхности испарения, на которой испаряется вода.
Как показано на фиг.5а, когда устройство находится в работе с подошвой 32, размещенной, по существу, рядом с горизонтальной поверхности испарения, любая накипь, образуемая посредством испарения воды на поверхности 24 испарения, будет накапливаться в области 23 накопления накипи вокруг испаряющего элемента 22, как описано ранее. Как показано на фиг.5b, когда устройство перемещается в исходное положение, с подошвой 32, направленной в сторону или под углом, открепленная накипь 36, которая собрана в области 23 накопления накипи, может падать вниз к нижнему концу паровой камеры 17, где размещена камера 37 для накопления накипи. Камера 37 для накопления накипи выполнена с возможностью удержания накипи, которая входит в камеру 37 для накопления накипи, и предотвращает ее повторный вход в паровую камеру 17. Накипь удерживается в камере 37 для накопления накипи, несмотря на положение и ориентацию устройства. Камера 37 для накопления накипи может включать в себя открываемую дверцу или подобное средство доступа, которое позволяет пользователю открывать камеру 37 для накопления накипи и удалять любую накопленную накипь. В качестве альтернативы, камера 37 для накопления накипи может быть выполнена с возможностью извлечения из устройства 30 для удаления накопленной накипи и любой необходимой очистки. В альтернативном примере, камера 37 для накопления накипи может не быть удаляемой или открываемой и может просто предусматривать объем, в котором накипь храниться неопределенно долго. В этом примере, область 23 накопления накипи, окружающая испаряющий элемент 22, может быть уменьшена в размере, поскольку накипь будет перемещаться внутрь камеры 37 для накопления накипи, который отделен от испаряющего элемента 22 и образования пара для того, чтобы создаваемый пар не подвергался воздействию накипи.
Как показано на фиг.5b, исходное положение устройства 30 определено концевой поверхностью 35 устройства 30, на которой может быть размещено устройство. В этом примере, концевая поверхность 35 конфигурирована таким образом, чтобы устройство для генерации пара было размещено так, чтобы испаряющий элемент 22 был размещен под углом вниз. Таким образом, стороны испаряющего элемента 22 размещены под углом вниз от области 23 накопления накипи и открепленная накипь 36 может выходить из области 32 накопления накипи, вдоль и мимо испаряющего элемента 22 и через паровую камеру 17 в камеру 37 для накопления накипи. Камера 37 для накопления накипи размещена близко к концевой поверхности 35, на которую опирается устройство, для того, чтобы накипь могла падать в камеру 37 для накопления накипи под действием силы тяготения, когда устройство размещено в исходном положении.
Как показано на фиг.5а и 5b, устройство 30, если требуется, может дополнительно включать в себя наклонную пластину 38, размещенную между основной паровой камерой 17 и камерой 37 для накопления накипи. Пластина 38 размещена под углом таким образом, чтобы при нахождении устройства 30 в исходном положении, как показано на фиг.5b, накипь, падающая к камере 37 для накопления накипи, направлялась в камеру 37 для накопления накипи вдоль одной стороны наклонной пластины 38. С другой стороны, любая накипь, которая уже находится в камере 37 для накопления накипи, будет захватываться и предупреждаться от выхода из камеры 37 для накопления накипи посредством противоположной стороны наклонной пластины 38. Таким образом, открепленная накипь собирается в камере 37 для накопления накипи во время обычного использования устройства и может быть удалена в любое время, но не может перемещаться обратно в основную часть паровой камеры 17, хотя вода испаряется во время использования.
Любая накипь, образованная во время использования устройства 30, описанного со ссылкой на фиг.5а и 5b, будет сначала собираться в области накопления накипи, которая окружает испаряющий элемент 22. После того, как устройство размещают в исходное положение, тогда эта накопленная накипь может перемещаться через паровую камеру 17 и в камеру 37 для накопления накипи. Следовательно, накипь предупреждается от накопления внутри паровой камеры 17 и удерживается отдельно от поверхности 24 испарения, где образуется пар.
Устройство для генерации пара в устройстве, описанном со ссылкой на фиг.5а и 5b, почти не требует очистку для удаления накипи, если таковая предусмотрена, и почти не требует, если вообще предусмотрено, техническое облуживание для удаления накопления накипи. Таким образом, рабочие характеристики и продолжительность срока службы устройства улучшаются, поскольку уменьшенное накопление накипи будет предотвращать изоляцию испаряющего элемента и любые засорения, которые может вызывать накипь. За счет предотвращения накопления накипи на поверхности испарения и конфигурировании устройства с возможностью накопления открепленной накипи в положении, отдельном от поверхности испарения, преодолены проблемы, связанные с накоплением накипи.
Следует понимать, что устройство для генерации пара, описанное со ссылкой на фиг.2 и 3, может быть использовано в любом типе устройства или устройства, которое требует пар и не только в приспособлении парового утюга, описанном со ссылкой на фиг.5а и 5b. Кроме того, следует понимать, что компоненты и конструкции устройства для генерации пара могут быть изменены для различных применений не выходя за рамки настоящего изобретения, определенного в п.1 формулы изобретения. Например, пропариватель для одежды может требовать, чтобы корпус содержал выходное отверстие, которое может быть прикреплено к шлангу для подачи пара к аппликаторной головке. В качестве альтернативы, другой тип парогенератора может требовать устройство для генерации пара, которое имеет корпус иной формы.
Хотя предпочтительно для накипи, открепленной от поверхности испарения, падать в область накопления накипи, которая удалена от поверхности испарения с тем, чтобы вода не накапливалась и не испарялась из области накопления накипи, для открепления накипи от поверхности испарения в отношении устройства применима техника термического удара, при котором накипь открепляется от поверхности испарения, но остается на поверхности испарения до тех пор, пока она не будет удалена вручную. В качестве альтернативы, устройство может иметь область, в которой накапливается накипь, хотя вода все еще может испаряться из упомянутой области.
Следует понимать, что термин "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и что неопределенный артикль "а" или "an" не исключает множества. Один процессор может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что некоторые меры перечислены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих мер не может быть использована для эффекта преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего изобретения.
Хотя формула изобретения сформулирована в этой заявке для конкретных комбинаций признаков, следует понимать, что объем раскрытия настоящего изобретения также включает в себя любые новые признаки или любые новые комбинации признаков, раскрытых в данном документе или явно или неявно, или любое их обобщение, независимо от того, устраняет ли оно любые или все те же технические проблемы, как это делает исходное изобретение. Тем самым заявитель отмечает, что для таких признаков и/или комбинаций признаков может быть сформулирована новая формула изобретения во время рассмотрения дела по настоящей заявке или любой другой заявки, полученная на ее основе.