УТЮГ, УВЛАЖНЯЮЩИЙ ПРЕДМЕТ ОДЕЖДЫ ЖИДКОЙ ФАЗОЙ
IRON MOISTURISING GARMENT WITH LIQUID PHASE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к области утюгов для ухода за одеждой и, более конкретно, к таким утюгам, содержащим средство для увлажнения жидкой фазой, выполненное с возможностью подачи мелких капелек жидкой воды на разглаживаемый предмет одежды.
Предпосылки изобретения
Глажка может быть описана как процесс использования утюга для удаления морщинок с ткани, в частности, предмета одежды. Во время глажки ткань, предпочтительно, может нагреваться для ослабления внутримолекулярных связей между молекулами полимера с длинной цепью в волокнах ткани. В их ослабленном состоянии вес утюга может принудительно приводить волокна в состояние без морщинок. При должном устранении напряжения в волокнах состояние без морщинок ткани будет сохраняться после охлаждения. Снятие напряжения в волокнах ткани значительно улучшается посредством нагрева ткани до температуры выше ее температуры стеклования. Для многих натуральных тканей, таких как хлопок, шерсть и лен, температура стеклования зависит от содержания влаги. Зависимость является такой, что увеличение содержания влаги или влажности уменьшает температуру перехода. Большее содержание влаги, таким образом, повышает степень релаксации напряжений и, следовательно, улучшает результат глажки при одной и той же температуре. Для достижения оптимальных результатов глажки содержание влаги около 3-15% масс. ткани, подлежащей глажке, является желательным. Точное оптимальное процентное содержание зависит от свойства ткани и может, например, быть относительно низким для полиэстера, в то время как оно может быть относительно высоким для натуральных материалов, таких как хлопок.
Разглаживаемую ткань можно увлажнять несколькими способами, например, с помощью пара или жидкой воды. Например, пар может выходить через отверстия для выпуска пара в нагретой подошве утюга и увлажнять ткань за счет последующей конденсации в ней. Существенным недостатком такого способа является то, что пар является не очень эффективным увлажнителем: только небольшая часть пара, обычно, порядка несколько десятков процентов, используется для увлажнения ткани, остальная часть проходит через нее без конденсации. В результате, паровые утюги обычно не способны обеспечивать вышеупомянутое оптимальное содержание влаги в ткани.
Следовательно, может быть преимущественным использование утюга, который использует жидкую воду для увлажнения ткани, такого как утюг, раскрытый в US 6035563 (Hoefer и другие). Подошва раскрытого утюга содержит, по меньшей мере, одно отверстие для выпуска тумана, расположенное в области заостренного конца подошвы. Отверстие для выпуска тумана обеспечивает прохождение жидкости, содержащейся в емкости для жидкости, и увлажнение материалов, подлежащих глажке. Жидкость выходит из отверстия в виде капелек жидкости, которые генерируются при помощи распылительного устройства в виде тонкой мембранной пластины с пьезоэлектрическим возбуждением, расположенной непосредственно над подошвой.
Расположение мембраны с пьезовозбуждением непосредственно над подошвой утюга, как в US'563, обычно объясняется тем, что такие распылители генерируют довольно локальный туман. Так как капелькам воды тумана передается небольшая движущая сила после генерации, распылитель должен быть расположен рядом с разглаживаемой тканью и, таким образом, рядом с подошвой утюга. К сожалению, расположение распылителя рядом с подошвой влечет за собой ряд недостатков. Тепло от подошвы, например, может препятствовать его работе. При повышенных температурах скорость распыления может непреднамеренно увеличиться, в то время как пьезоэлектрический преобразователь может даже бесповоротно повредиться при его случайном нагреве выше его температуры Кюри. Кроме того, тепло от подошвы может испарять туман, который обычно задерживается вокруг распылителя еще до достижения его капелек разглаживаемой ткани, и, следовательно, уменьшает эффективность увлажнения утюга. Другой недостаток обусловлен тем, что может потребоваться относительно большая площадь мембраны с потенциальным множеством пьезоэлектрических преобразователей для ее возбуждения для достижения достаточной и равномерной скорости осаждения воды по площади подошвы. Эти меры могут привести к относительно высоким производственным расходам и низкой степени надежности вследствие использования дополнительных обычно чувствительных элементов.
Целью настоящего изобретения является создание утюга, который устраняет одно или более из этих недостатков, связанных с известными утюгами с увлажнением жидкой водой.
Краткое описание настоящего изобретения
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения утюг может включать в себя кожух. Кожух может быть соединен с подошвой утюга и вмещать, по меньшей мере, одну емкость для воды, средство распыления воды и генератор воздушного потока.
Понятно, что кожух утюга является частью утюга, который на своей нижней стороне соединен с подошвой. То есть, она является частью, которая обычно перемещается по разглаживаемой ткани. По существу, кожух должен отличаться от корпусов на наружной стороне кожуха. Такие внешние обычно неподвижные корпуса обычно находятся в так называемых «утюгах системы», в которых они, например, могут использоваться для вмещения генератора сжатого пара, включающего в себя относительно большую паровую камеру. Термин «утюг», используемый в данном тексте, должен истолковываться как включающий в себя как цельные ручные утюги, так и состоящую из двух частей гладильную систему. Утюг в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, может содержать внешний корпус, который вмещает емкость для воды, средство распыления воды и/или генератор воздушного потока. Такой утюг будет представлен в качестве примера ниже. В предпочтительном варианте осуществления, однако, подвижный кожух утюга включает в себя, по меньшей мере, одно из емкости для воды, средства распыления воды, участка генерации тумана и генератора воздушного потока для создания экономически изготавливаемого, компактного и внешне привлекательного утюга. В случае если все упомянутые элементы включены в кожух утюга, распределительный канал, через который должен переноситься туман, может быть относительно коротким. Это может преимущественно влиять на нагрузку на генератор воздушного потока (более короткий распределительный канал создает меньшее сопротивление воздушному потоку), вероятность соединения капелек воды в распределительном канале и быстрое реагирование скорости выхода тумана из утюга на изменения управляющих сигналов, подаваемых на средство распыления тумана и генератор воздушного потока.
Надлежащее перемещение капелек воды через распределительный канал зависит от эффективного взаимодействия между средством распыления воды и средством распределения. В связи с этим может быть необходимым принятие во внимание нескольких факторов, среди которых размер капелек воды и скорость воздушного потока.
Размер капелек воды, подлежащих перемещению через распределительный канал, является параметром для определения их массы и, следовательно, их инерции. Вследствие их инерции большие капельки воды могут быть непригодны для перемещения через распределительный канал с помощью воздушного потока, в частности, без большого риска столкновений со стенками и последующего образования слоя жидкости или скопления жидкости. По этой причине средство распыления может быть выполнено с возможностью генерации капелек воды, имеющих средний диаметр в диапазоне 3-20 мкм, более предпочтительно, 4-10 мкм. Кроме того, распределение размеров капелек может быть относительно небольшим, так что менее 20% капелек имеет диаметр свыше 25 мкм и, более предпочтительно, 15 мкм.
3
Скорость воздушного потока, необходимая для переноса генерируемого тумана, предпочтительно может быть такой, что туман может легко преодолевать любые изгибы и препятствия в распределительном канале. В основном, туман, имеющий большую плотность воды или из-за большого количества капелек воды на единицу объема или больших капелек, может требовать большей скорости воздушного потока. Для наиболее практических целей объемная скорость воздушного потока 5-200 л/мин при разности давлений в распределительном канале в диапазоне 10-1×10 Па может быть достаточной. В предпочтительном варианте осуществления генератор воздушного потока может быть выполнен с возможностью генерации воздушного потока, имеющего скорость в диапазоне 15-100 л/мин при рабочем давлении в диапазоне 20-250 Па относительно окружающей среды.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения утюг может включать в себя средство управления, выполненное с возможностью осуществления управления работой, по меньшей мере, одного из средства распыления воды и генератора воздушного потока. В одном варианте осуществления утюг также может включать в себя датчик температуры подошвы, выполненный с возможностью генерации опорного сигнала, содержащего информацию о температуре подошвы, и средство управления, которое может быть функционально соединено с датчиком температуры подошвы, может быть выполнено с возможностью регулирования скорости генерации тумана средством распыления воды в зависимости от упомянутого опорного сигнала. В другом варианте осуществления средство управления может быть выполнено с возможностью управления генератором воздушного потока и средством распыления воды при взаимной зависимости, так что туман, имеющий большую плотность воды, переносится воздушным потоком, имеющим большую скорость и/или наоборот. В еще одном варианте осуществления подошва может содержать множество отверстий для выпуска тумана, причем упомянутые отверстия для выпуска тумана разделены на множество групп, причем каждая группа связана с, по меньшей мере, одним из специализированного средства для распыления воды и/или специализированного генератора воздушного потока, так что скорость выпуска тумана из упомянутых групп может регулироваться независимо друг от друга средством управления, выполненным с возможностью управления специализированными генераторами воздушного потока и/или специализированными средствами распыления воды.
В одном варианте осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением ламинизатор потока может быть расположен внутри распределительного канала. Ламинизатор потока, предпочтительно, может быть расположен вниз по потоку от генератора воздушного потока и вверх по потоку от участка генерации тумана.
Перемещение тумана в утюге настоящего изобретения в отличие от перемещения водяного пара, используемого в паровых утюгах, предъявляет конкретные требования к средству распределения. При перемещении водяного пара, например, особой проблемой является предотвращение охлаждения и последующей конденсации пара внутри канала для перемещения. Во время перемещения тумана, конденсация не является основной проблемой. Вместо этого, система распределения тумана может требовать мер для предотвращения соединения или объединения капелек воды в более крупные капельки, которые не могут соответствующе распределяться существующим воздушным потоком, проблема, которая незнакома паровым утюгам. Для этой цели ламинизатор потока может быть установлен в распределительном канале. Ламинизатор потока предпочтительно может быть расположен вниз по потоку от генератора воздушного потока, например, вентилятора или насоса, и вверх по потоку от участка генерации тумана. В таком случае турбулентность в воздушном потоке, генерируемом генератором воздушного потока, ослабевает до того, как воздушный поток подхватит капельки воды. Это предотвращает капельки воды от излишнего столкновения друг с другом или со стенками распределительного канала, которое может привести к их соединению.
В соответствии с вариантом осуществления утюга настоящего изобретения площадь сечения распределительного канала, если смотреть в направлении вниз по потоку от средства распыления воды, или, если имеется, от ламинизатора воздушного потока, расположенного вверх по потоку от средства распыления воды, или остается, по существу, такой же, или уменьшается.
Эксперименты показали, что расширение распределительного канала вниз по потоку от средства распыления воды, или, если имеется, от ламинизатора воздушного потока, расположенного вверх по потоку от него, является неблагоприятным, так как увеличения площади сечения распределительного канала могут отрицательно влиять на характеристики ламинарного воздушного потока и даже вызывать турбулентность. Для предотвращения этого площадь сечения распределительного канала предпочтительно может монотонно уменьшаться вниз по потоку от средства распыления воды или ламинизатора воздушного потока в зависимости от конкретного случая.
В варианте осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением нижний участок стенки распределительного канала может включать в себя сборник воды, выполненный с возможностью гравитационного улавливания жидкой воды, проходящей через упомянутый участок стенки. Сборником воды, по существу, может быть гравитационное потенциальное углубление, которое может быть выполнено в виде выемки, ямки, водосбора, окруженного стенкой, закрытое с одного конца ответвление распределительного канала или им подобное. Он может быть доступен через отверстие на нижнем участке стенки этого канала или, по меньшей мере, может быть расположен таким образом, что воздушный поток, переносящий капельки тумана, может проходить над ним. Сборник воды может выполнять функцию гравитационной ловушки для объединения капелек воды, которые не переносятся по воздуху, а вместо этого перемещаются посредством качения по стенке распределительного канала. В особенно преимущественном варианте осуществления сборник воды может быть соединен с возможностью нагрева с подошвой или другими нагревательными средствами для обеспечения испарения жидкой воды, уловленной в сборнике воды, для его осушения.
В предпочтительном варианте осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением канавка может быть образована в подошве или на нижней стороне подошвы. Канавка может проходить от, по меньшей мере, одного отверстия для выпуска тумана, образованного в ней.
Когда во время глажки подошва утюга находится в контакте с разглаживаемой тканью, отверстия для выпуска тумана в ней могут полностью или частично блокироваться тканью. В результате, туман, выпущенный из отверстий для выпуска тумана, может принудительно проходить на ткань и через нее для увлажнения. Хотя само по себе это может быть желаемым эффектом, блокирование отверстий для выпуска тумана также приводит к значительному ограничению потока. Это ограничение потока может препятствовать перемещению воздушного потока через распределительный канал вверх по потоку от отверстий для выпуска тумана и эффективно заставлять скорость воздушного потока уменьшаться при одной и той же установке мощности генератора воздушного потока по сравнению с ситуацией открытых отверстий для выпуска тумана (например, свободно подвешенный утюг). Так как определенная минимальная скорость воздушного потока необходима для соответствующего перемещения тумана через распределительный канал, может быть необходимым компенсация ограничения потока рядом с отверстиями для выпуска тумана, в частности, посредством увеличения мощности генератора воздушного потока. Это решение является менее предпочтительным, так как оно предъявляет требования к конструкции генератора воздушного потока (делая его более дорогостоящим), и это может быть как увеличение потребления электроэнергии, так и генерация шума утюгом. Для предотвращения этих недостатков одно или более отверстий для выпуска тумана в подошве могут быть связаны с одной или более канавками. Канавка может быть образована на внешней или внутренней стороне подошвы и проходить от соответствующего отверстия для выпуска тумана. Канавки используются для увеличения эффективной площади отверстия для выпуска тумана и, таким образом, уменьшения общего сопротивления потоку.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения канавка может проходить от, по меньшей мере, одного отверстия для выпуска тумана к периферийной кромке подошвы.
За счет наличия канавки, проходящей вплоть до периферийной кромки или боковой стороны подошвы, так что разгрузочный конец канавки выходит в окружающую среду рядом с утюгом/окружающую утюг, воздух, выпущенный из отверстий для выпуска тумана может проходить в сторону и выходить из под утюга без прохождения через разглаживаемую ткань. Было показано в теории и эксперименте, что это значительно уменьшает сопротивление потоку в отверстиях для выпуска тумана. Геометрия отверстий для выпуска тумана и канавок может выбираться таким образом, чтобы капельки воды, которые увлекаются воздушным потоком, не могли следовать за воздушным потоком и осаждались на разглаживаемой ткани. Примеры таких геометрий будут описаны более подробно ниже.
При конкретных обстоятельствах канавки могут быть не способны уменьшить общее сопротивление потоку, испытываемое воздушным потоком, выходящим из отверстий для выпуска тумана. Это может, например, быть тем случаем, когда утюг прижат к разглаживаемой ткани с таким большим усилием, что ткань вдавливается в канавки и блокирует их. Для предотвращения застоя воздушного потока через распределительный канал в случаях, подобных этому, распределительный канал может быть оснащен разгрузочным выходом, предпочтительно, расположенным вниз по потоку от генератора воздушного потока, через который воздушный поток может выходить из утюга, когда, по меньшей мере, одно отверстие для выпуска тумана, по существу, заблокировано. Разгрузочный выход может содержать клапан, но не обязательно. Он, предпочтительно, может иметь вид небольшого отверстия или прорези в боковой стенке распределительного канала, который возможно через небольшой разгрузочный канал обеспечивает выход в окружающую среду утюга. Разгрузочный канал предпочтительно может иметь размеры, сравнимые с размерами канавок, описанных ниже. В одном варианте осуществления разгрузочный выход может быть образован на конце распределительного канала, непосредственно вверх по потоку от отверстия для выпуска тумана в подошве: посредством свободного подвешивания разгрузочного конца распределительного канала в отверстии для выпуска тумана, распределительный канал практически содержит периферийный разгрузочный выход. Этот выход не может блокироваться вследствие закрытия отверстий для выпуска тумана. Одновременно, туман, переносимый потоком, будет только вытесняться через разгрузочный выход, когда отверстие для выпуска тумана заблокировано, в конце концов, поток будет просто нормально проходить мимо выхода, когда его движущая сила направлена, по существу, параллельно распределительному каналу, вместо его прохождения в радиальном направлении.
Во время глажки утюг в соответствии с настоящим изобретением осаждает воду в жидкой фазе на разглаживаемую ткань. Этот факт может быть использован преимущественно за счет добавления водорастворимых функциональных добавок (например, искусственных ароматов, веществ для предотвращения морщинок и/или веществ, устойчивых против образования пятен) в воду в емкости для воды, эти добавки затем захватываются капельками воды, до тех пор, пока они не будут выпущены из отверстий для выпуска тумана в подошве утюга и осаждены на ткань. Объединение функций введения добавок и увлажнения утюга приводит к ненужной отдельной системе распыления добавок. Кроме того, данное объединение обеспечивает то, что добавки вводятся на участки фактически разглаживаемой ткани. Это противоречит некоторым известным системам распыления, отличающимся насадкой, установленной на передней части утюга, которая должна быть нацелена на пятно спереди или рядом с утюгом, на которое должен распыляться раствор добавки. Известная система распыления может также иметь недостаток в том, что она не может точно дозировать раствор добавки и наносить раствор равномерно на ткань. Вышеупомянутое объединение устраняет эти проблемы. Объединение может осуществляться различными способами.
При использовании пользователь может добавлять добавки в воду, находящуюся в емкости для воды. Этот подход, однако, не позволяет селективно включать использование добавленных добавок или исключать, или изменять дозировку/концентрацию добавки. Эти недостатки могут быть устранены при помощи дополнительных элементов на аппаратном уровне. Утюг может, например, быть оснащен отдельной возможно съемной или одноразовой емкостью для добавок, выполненной с возможностью вмещения добавки или раствора добавки, и регулируемым клапаном для дозирования добавки, выполненным с возможностью селективного соединения по текучей среде емкости для добавок со средством распыления воды. Клапан для дозирования добавки, который может управляться средством управления, может обеспечивать соединение емкости для добавок (на стороне вверх по потоку) со средством распыления воды, или исключительно или вместе с емкостью для воды. В первом случае может распыляться только раствор добавки. В последнем случае раствор добавки из емкости для добавок и вода из емкости для воды могут смешиваться вверх по потоку от средства распыления воды, так что может осуществляться распыление их смеси.
Молекулярный вес любой добавки, используемой с утюгом, может предпочтительно быть меньше 250000 г/моль и, более предпочтительно, меньше 50000 г/моль. Причиной этого является то, что относительно большой молекулярный вес может препятствовать образованию капелек во время распыления. Постоянная или временная несминаемость может быть обусловлена использованием сшивающих агентов на основе неформальдегидов и смягчителей, использующих производные тримителол меламина, фосфиникоянтарную кислоту и ее производные, многоосновные карбоновые кислоты, изоцианаты и катионные активно-поверхностные вещества. Водоотталкивающие добавки, такие как фторорганические соединения, могут использоваться для уменьшения взаимодействия предмета одежды с водой и для увеличения устойчивости против образования пятен. Кроме того, добавки для контроля над запахами на основе полимеров, содержащих амин, и добавки для защиты против ультрафиолетовых лучей на основе поглощающих ультрафиолетовые лучи четырехкомпонентных полисилоксанов также могут быть использованы. Концентрация любой из этих добавок в осажденных капельках жидкости предпочтительно может находиться в диапазоне 0,001-50% масс. и, более предпочтительно, 0,5-20% масс.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу глажки ткани. Способ включает в себя обеспечение утюга в соответствии с настоящим изобретением, обеспечение ткани, подлежащей глажке, и глажку упомянутой ткани с использованием упомянутого утюга. В варианте осуществления способ может также включать в себя глажку упомянутым утюгом, в то время как емкость для воды, по меньшей мере, частично заполнена водой, в которую была добавлена, по меньшей мере, одна функциональная добавка.
Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из нижеследующего подробного описания некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения вместе с сопроводительными чертежами, которые предназначены для иллюстрации, а не ограничения настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид сбоку первого примера осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - виды снизу второго (фиг.2a) и третьего (фиг.2b) варианта осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 - вид сбоку четвертого примера осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4 - перспективный вид нижней стороны подошвы, включающей в себя отверстия для выпуска тумана, соединенные с канавками, которые заканчиваются до достижения периферийной кромки подошвы;
фиг.5 - перспективный вид нижней стороны подошвы, включающей в себя отверстия для выпуска тумана, соединенные с канавками, которые проходят к самой периферийной кромке подошвы; и
фиг.6 - вид сбоку отверстия для выпуска тумана подошвы на фиг.5, иллюстрирующий разделение потоков воздуха и капелек воды.
Подробное описание
Фиг.1 - схематичный вид первого примера осуществления утюга 1 в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.2 - виды снизу второго (фиг.2a) и третьего (фиг.2b) варианта осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением, и фиг.3 - схематичный вид четвертого примера осуществления утюга в соответствии с настоящим изобретением. Ссылаясь на фиг.1-3, будет кратко описана конструкция утюга в соответствии с настоящим изобретением.
Утюг 1 может содержать кожух 2, который сам по себе может иметь известную конструкцию. Кожух 2 может иметь шнур 6 питания, соединенный с ним для подачи электроэнергии на электронные схемы внутри кожуха. На своей верхней стороне кожух может содержать ручку 4, в то время как на своей нижней стороне он может быть соединен с подошвой 20.
В одном варианте осуществления подошва 20 может включать в себя одно или более отверстий 22 для выпуска тумана для выпуска воды из них во время глажки. Данная терминология предназначена для включения вариантов осуществления, в которых отверстия 22 для выпуска тумана расположены непосредственно рядом с подошвой 20, например, вокруг ее периферийной кромки. Отверстия 22 для выпуска тумана в принципе могут располагаться в любом заданном рисунке или конфигурации, в то время как каждое отверстие 22 для выпуска тумана может иметь любую подходящую форму сечения, например, круглую, эллиптическую и т.д. Предпочтительные формы отверстий 22 для выпуска тумана и, более конкретно, канавок, которые могут быть соединены с ними, описаны ниже со ссылкой на фиг.4-6. Отверстие 22 для выпуска тумана может проходить в направлении, перпендикулярном к плоскости подошвы 20 для обеспечения легкой обрабатываемости. См., например, фиг.1. В качестве альтернативы, отверстие 22 для выпуска тумана может быть слегка изогнуто и/или выполнено с возможностью прохождения под непрямым углом к плоскости подошвы 20, предпочтительно таким образом, что его главное направление имеет положительную составляющую в направлении потока тумана на конце засасывания выпускного отверстия для обеспечения равномерного потока тумана в упомянутое выпускное отверстие. См., например, фиг.3. Подошва 20 может нагреваться с помощью нагревательного средства (не показано) для обеспечения выделения ею тепла во время глажки для испарения выпущенной воды. Специалисту в данной области техники следует понимать, что большое разнообразие нагревательных средств может использоваться с целью нагревания подошвы 20. Нагревательное средство может, например, включать в себя один или более электрических нагревательных элементов, таких как электрические сопротивления. В одном варианте осуществления такие электрические сопротивления могут быть напечатаны на подошве 20 для обеспечения так называемого «равномерного нагрева». В альтернативном варианте осуществления нагревательное средство может быть выполнено с возможностью нагрева подошвы 20 за счет индуктивного нагрева или паров горячего воздуха, проходящих вдоль или через каналы в подошве. В любом случае нагревательное средство предпочтительно может быть расположено таким образом, чтобы подошва 20 нагревалась, по существу, равномерно, в частности, между отверстиями 22 для выпуска воды.
Утюг 1 может включать в себя емкость 10 для воды, выполненную с возможностью вмещения жидкой воды, которая должна выпускаться через отверстия 22 для выпуска тумана в подошве 20. В одном варианте осуществления утюга его кожух 2 может вмещать емкость 10 для воды, как показано на фиг.1. В альтернативном варианте осуществления емкость 10 для воды может быть расположена на наружной стороне кожуха 2 утюга, например, во внешнем неподвижном корпусе 8 (см. фиг.3), который может быть расположен рядом с гладильной доской. Преимуществом такой внешней емкости 10 для воды является то, что она может обычно иметь больший объем для хранения, чем внутренняя емкость, размещенная внутри кожуха 2. Одновременно, это может обеспечить уменьшенный вес и, таким образом, улучшенное маневрирование подвижным кожухом 2 утюга.
Канал 12 для воды может соединять емкость 10 для воды со средством 30 распыления воды. Средство 30 распыления воды может быть выполнено с возможностью распыления воды из емкости 10 для воды для генерации тумана из капелек воды, имеющих средний диаметр в диапазоне 1-50 мкм, на участке 32 генерации тумана. Участок 32 генерации тумана, предпочтительно, может быть расположен в распределительном канале 42, который будет описан ниже, или рядом с ним. В варианте осуществления на фиг.1 и 3 изображен только один комплект средства 30 распыления воды, туман, который оно генерирует, перемещается и распределяется над всеми отверстиями 22 для выпуска тумана утюга. В вариантах осуществления на фиг.2 показано два комплекта средства 30 распыления воды, причем каждый предназначен для выбранного количества или группы отверстий 22 для выпуска тумана. Каждый комплект средства 30 распыления воды может управляться независимо, такое размещение обеспечивает независимый контроль процесса выпуска тумана из разных (групп) отверстий 22 для выпуска тумана.
Средство 30 распыления может принимать разные виды. В одном варианте осуществления оно может, например, включать в себя пьезоэлектрический распылитель текучей среды, такой как перфорированная мембрана с пьезовозбуждением, поршень с пьезовозбуждением, который вытесняет воду через перфорированную мембрану, или объемный резонатор, который состоит из кожуха, содержащего пьезокерамический материал, слоя воды и перфорированной мембраны. Скорость генерации капелек воды может затем регулироваться за счет изменения электрического управляющего сигнала, поданного на пьезоэлектрический распылитель. Пьезораспылители обычно обеспечивают преимущество в быстродействии. В качестве альтернативы, средство распыления воды может принимать вид узкого сопла, через которое вода может вытесняться при высоком давлении при помощи электрического насоса (не показан). В этом случае скорость генерации капелек воды может регулироваться за счет изменения управляющего сигнала, поданного на насос. В основном, любая из следующих характеристик управляющего сигнала может изменяться для управления работой средства распыления: амплитуда/напряжение, чистота и рабочий цикл.
Утюг 1 может также включать в себя распределительный канал 42. Распределительный канал 42 обычно может проходить от воздухоприемного отверстия 46 к, по меньшей мере, одному отверстию 22 для выпуска тумана в подошве 20. Как через воздухоприемное отверстие 46, так и через отверстия 22 для выпуска тумана распределительный канал 42 может находиться в соединении по текучей среде с окружающей средой утюга 1.
TM
Для предотвращения ненужного скопления воды в распределительном канале 42, распределительный канал предпочтительно может быть ограничен одной или более гладкими стенками, которые минимально препятствуют воздушному потоку, проходящему через него. Кроме того, с одной стороны, температура внутри распределительного канала 42 во время глажки, предпочтительно, может не быть слишком высокой, чтобы предотвращать испарение капелек тумана во время их перемещения. С этой целью распределительный канал 42 может, по меньшей мере, на участке своей длины содержать теплоизоляцию, которая защищает внутреннюю часть распределительного канала 42 от воздействия тепла, которое выделяется из подошвы 20. Распределительный канал 42 может, например, быть выполнен из термостойкой пластмассы с низкой теплопроводностью, такой как Ryton, которая способна выдерживать температуры приблизительно до 350°C. С другой стороны, стенка распределительного канала 42 может включать в себя участки, которые нагреваются до температуры, достаточной для испарения скопленных капелек воды, которые скользят или катятся по ней. Это может предотвратить эти капельки от прохождения в отверстия 22 для выпуска тумана, где иначе они могут вызвать нежелательное капанье и/или сильное разбрызгивание. Например, в одном варианте осуществления участок распределительного канала 42 может быть выполнен как одно целое с подошвой 20, т.е. проходить непосредственно рядом или через нее. Альтернативное решение проиллюстрировано в варианте осуществления на фиг.3, которое отличается сборником 70 воды. Сборник 70 воды может, например, быть выполнен в виде выемки, ямки, водосбора, окруженного стенкой, или закрытого с одного конца ответвления распределительного канала 42 и может быть доступен через отверстие в нижнем участке стенки этого канала или, по меньшей мере, может быть расположен таким образом, что воздушный поток, перемещающий капельки тумана, может проходить над ним. Сборник 70 воды может выполнять функцию гравитационной ловушки для сбора капелек воды, которые не переносятся по воздуху, а вместо этого перемещаются посредством качения по стенке распределительного канала 42. Сборник 70 воды может иметь наклонные нижние участки, которые направляют уловленную воду в самую нижнюю точку. Нижние участки стенки, и в частности, самая нижняя точка нижней стенки сборника 70, могут нагреваться, например, через тепловое соединение с нагретой подошвой 20 с помощью теплопроводящего элемента 74, для образования горячего пятна 72 для испарения накопленной воды. Хотя сборник 70 воды проиллюстрирован относительно двухэлементного утюга или утюга системы, как показано на фиг.2, понятно, что это может быть в равной степени также осуществлено в цельном утюге, как показано на фиг.1.
2
Кроме того, распределительный канал 42, предпочтительно, может быть относительно коротким, например, на порядок характерных размеров кожуха 2 утюга, поскольку более длинный канал обычно может увеличивать как вероятность соединения капелек воды, так и время срабатывания, необходимое для осуществления изменений выпуска тумана через отверстия 22 для выпуска тумана (управляющие сигналы, которые определяют выпуск тумана, могут подаваться на средство 30 распыления воды и/или генератор 44 воздушного потока, оба из которых обычно могут быть расположены дальше вверх по потоку от отверстия 22 для выпуска тумана (отверстий 22 для выпуска тумана) с увеличением длины распределительного канала). Кроме того, для предотвращения неблагоприятных воздействий на ламинарность воздушного потока, площадь сечения распределительного канала 42, предпочтительно может монотонно уменьшаться в направлении потока от участка 32 генерации тумана или дальше от ламинизатора 48 воздушного потока. В практическом варианте осуществления начальная площадь сечения может, например, находиться в диапазоне 10-1500 мм и постепенно уменьшаться вниз по потоку от участка 32 генерации тумана.
В вариантах осуществления на фиг.1-2 распределительный канал 42 размещен в кожухе 2. В варианте осуществления на фиг.3 распределительный канал 42 проходит от воздухоприемного отверстия 46, образованного во внешнем корпусе 8 через шланг для тумана, который соединяет наружный корпус 8 и кожух 2, к отверстиям 22 для выпуска тумана в подошве 20 утюга. Варианты осуществления на фиг.2 отличаются от вариантов осуществления на фиг.1 и 3 тем, что они содержат два распределительных канала 42, каждый из которых соединен с выбранным количеством или группой отверстий 22 для выпуска тумана, расположенных вдоль соответствующей продольной кромки подошвы 22.
В некоторых вариантах осуществления, см., например, фиг.1 и 3, участок распределительного канала 42 может образовывать камеру 43 для усреднения. Такая камера 43 для усреднения может быть относительно объемным участком распределительного канала 42, включающим в себя участок 32 генерации тумана, или расположенным в точке вниз по потоку от него. Во время использования камера 43 для усреднения может находиться под действием перепада давлений (в направлении потока тумана), который является относительно небольшим по сравнению с перепадом давлений, необходимым для принудительного прохождения тумана через разглаживаемую ткань. За счет установки соответствующего перепада давлений в камере 43 для усреднения продолжительность задержки тумана в камере может быть установлена такой, чтобы туман мог распределиться сам, по существу, равномерно в камере. Камера 43 для усреднения может быть соединена с одним или более отверстий 22 для выпуска тумана. Понятно, что равномерное распределение тумана внутри камеры 43 для усреднения будет приводить к равномерному выпуску тумана через каждое из отверстий 22 для выпуска тумана, соединенных с ней. Варианты осуществления, изображенные на фиг.2A и 2B не включают в себя камеру для усреднения. Вместо этого их распределительные каналы 42 монотонно уменьшаются по площади сечения вниз по потоку от средства 30 распыления воды, чтобы предотвратить любые неблагоприятные воздействия на ламинарность воздушного потока, которые могут возникнуть в результате расширения распределительного канала 42, как в случае камеры 43 для усреднения.
В распределительном канале или рядом с ним может быть установлен генератор 44 воздушного потока. Генератор 44 воздушного потока может быть выполнен с возможностью генерации воздушного потока через распределительный канал 42, причем упомянутый воздушный поток направляется от воздухоприемного отверстия 46 к отверстиям 22 для выпуска тумана в подошве 20 или рядом с ней. Генератор 44 воздушного потока может иметь известную конструкцию и, например, включать в себя (электрический) насос для текучей среды или вентилятор. Относительно электрического вентилятора электрический насос для текучей среды обычно может быть довольно громоздким и шумным. Кроме того, электрический вентилятор обычно может быть более эффективным при обеспечении высоких скоростей потока при низких рабочих давлениях. По этой причине электрический вентилятор предпочитают электрическому насосу. Для наиболее практических целей генератор 44 воздушного потока, способный генерировать воздушный поток с объемной скоростью воздушного потока 5-200 л/мин при рабочем давлении в диапазоне 20-250 Па, может быть достаточным для эффективного перемещения мелкодисперсного тумана через распределительный канал 42. В предпочтительном варианте осуществления генератор воздушного потока может быть выполнен с возможностью генерации воздушного потока, имеющего скорость воздушного потока в диапазоне 15-100 л/мин при рабочем давлении в диапазоне 20-250 Па. Генератор 44 воздушного потока предпочтительно может быть расположен вверх по потоку от участка 32 генерации тумана для предотвращения его от ненужного ввода турбулентности в перемещаемом тумане. Как упомянуто, в вариантах осуществления на фиг.2 имеется два распределительных канала 42. На фиг.2a каждый из этих распределительных каналов 42 соединен со своим собственным генератором воздушного потока 44, в то время как на фиг.2b генератор 44 воздушного потока используется совместно между каналами 42 для обеспечения более экономически эффективной конструкции.
Ламинизатор 48 потока может быть расположен в распределительном канале 42. Ламинизатор 48 потока, предпочтительно, может быть расположен вниз по потоку от генератора 44 воздушного потока и вверх по потоку от участка 32 генерации тумана. В таком случае любая турбулентность в воздушном потоке, генерируемом генератором 44 воздушного потока, ослабляется до того, как он подхватит капельки воды. Это предотвращает капельки воды от ненужного столкновения друг с другом или со стенками распределительного канала 42, что могло бы привести к их соединению. Ламинизатор 48 потока может принимать разные виды и, например, включать в себя пенопласт с открытыми порами, содержащий сеть взаимосвязанных пор, через которые воздушный поток может перемещаться для ослабления любой турбулентности. В качестве альтернативы, ламинизатор 48 потока может быть выполнен в виде структуры каналов, содержащей, по существу, параллельные каналы, через которые может перемещаться воздух. В еще одном варианте осуществления ламинизатор 48 потока может включать в себя плетеную сетку, такую как сетка из нержавеющей проволоки. Диаметр пор или каналов ламинизатора 48 потока может находиться в диапазоне 0,01-10 мм, предпочтительно, 0,3-3 мм, в то время как в принципе он может быть выполнен из любого подходящего материала, включающего в себя, например, металл, пластмассу и керамику. Длина ламинизатора 48 потока в направлении потока может находиться в диапазоне 1-100 мм, и, более предпочтительно, в диапазоне 5-30 мм.
Утюг 1 может дополнительно включать в себя (электронное) средство 50 управления. Средство 50 управления может содержать интегральную схему, такую как центральный процессор, которая выполняет программу управления для когерентного управления элементами, подвергнутыми его контролю. Эти контролируемые элементы могут включать в себя средство 30 распыления воды, генератор 44 воздушного потока и нагревательное средство (не показано). Средство 50 управления может осуществлять контроль над этими элементами в зависимости от сигналов, которые принимаются с одного или более датчиков, таких как датчик температуры подошвы.
В одном варианте осуществления средство 50 управления может, например, быть выполнено с возможностью регулирования скорости генерации тумана средством 30 распыления воды в зависимости от температуры подошвы, эта температура может отображаться опорным сигналом, генерируемым датчиком температуры подошвы. В основном, средство 50 управления может быть выполнено таким образом, что более высокая температура подошвы связана с большей скоростью генерации тумана. Туман может, например, генерироваться при скорости около 0-5 грамм/мин для низких температур подошвы (например, 1 отметка на температурной шкале), при скорости 5-10 грамм/мин для средних температур подошвы (например, 2 отметки на температурной шкале), и при скорости 10-20 грамм/мин для высоких температур подошвы (например, 3 отметка на температурной шкале). Наличие средства 50 управления, которое реагирует на действительную/измеренную температуру подошвы вместо установки температуры пользователем, предотвращает генерацию тумана со слишком высокой скоростью, когда подошва имеет температуру ниже заданного значения установленной температуры, в случае чего могут возникнуть мокрые пятна.
В другом варианте осуществления средство 50 управления может регулировать скорость воздушного потока, генерируемого генератором 44 воздушного потока, в зависимости от характеристик тумана, генерируемого средством 30 распыления воды, таких как количество, размер/масса, скорость и направление его капелек воды. Например, туман с большей плотностью воды или из-за большего количества капелек воды на единицу объема или больших капелек может требовать большей скорости воздушного потока для соответствующего направления его через распределительный канал 42. Аналогично, чем выше скорость генерируемых капелек воды и/или чем больше угол между направлением воздушного потока и направлением скорости генерируемых капелек воды, тем больше скорость воздушного потока, необходимая для направления капелек в заданном направлении без удара о стенки распределительного канала 42, чтобы предотвратить случайное соединение капелек.
Основная работа утюга в соответствии с настоящим изобретением будет описана со ссылкой на вариант осуществления на фиг.1. Во время глажки вода подается из емкости 10 для воды в средство 30 распыления воды, которое, в свою очередь, генерирует туман из капелек воды на участке 32 генерации тумана, расположенном в распределительном канале 42. Внутри распределительного канала 42 воздушный поток, поддерживаемый генератором 44 воздушного потока, выходит из воздухоприемного отверстия 46 в отверстия 22 для выпуска тумана в подошве. Любая турбулентность в воздушном потоке ослабляется ламинизатором 48 потока до того, как он достигнет участка 32 генерации тумана. На участке 32 генерации тумана воздушный поток подхватывает капельки воды и переносит их в виде тумана в камеру 43 для усреднения. Там туману дается немного времени для распространения и образования, по существу, равномерного распределения до выпуска из отверстий 22 для выпуска тумана в подошве 20.
Теперь, когда основная конструкция и работа утюга 1 в соответствии с настоящим изобретением были описаны довольно подробно, внимание будет уделено его другому аспекту.
Фиг.4 и 5 схематично иллюстрируют участок нижней стороны подошвы 20, включающего в себя ряд отверстий 22 для выпуска тумана. Каждое из отверстий 22 для выпуска тумана соединено с канавкой 24, которая образована на нижней стороне подошвы 20, и которая проходит от соответствующего отверстия 22 для выпуска тумана. Канавки 24 в варианте осуществления на фиг.4 заканчиваются до достижения периферийной кромки 26 подошвы. Они используются, в частности, для увеличения площади отверстий 22 для выпуска тумана, через которые воздушный поток принудительно проходит через разглаживаемую ткань, и, соответственно, уменьшения сопротивления потоку. В варианте осуществления на фиг.5 канавки 24 проходят до самой периферийной кромки 26 подошвы 20. Эти последние канавки 24, таким образом, обеспечивают выпуск воздуха из-под подошвы 20 почти в любом случае, что является особенно благоприятным, когда разглаживаемая ткань является довольно плотной. Канавки 24 предпочтительно могут быть образованы в виде выемок на остальной плоской нижней стороне подошвы 20, как показано на фиг.4 и 5. Однако, предполагается, что в некоторых вариантах осуществления канавки 24 могут быть образованы за счет небольших выступов, которые выступают от в остальном плоской нижней стороны подошвы 20 для образования канавок между ними. В обоих последних случаях канавки 24 могут образовывать отдельные независимые каналы (например, один канал на отверстие для выпуска тумана), или сеть взаимосвязанных каналов с выходами в периферийной кромке 26 подошвы 20. Что касается варианта осуществления на фиг.5, уже было упомянуто, что геометрия отверстий 22 для выпуска тумана и канавок 24 может выбираться таким образом, чтобы капельки воды, которые переносятся воздушным потоком, не могли следовать за воздушным потоком и осаждались на разглаживаемую ткань. Желаемый результат проиллюстрирован на фиг.6.
Фиг.6 - вид сбоку отверстия 22 для выпуска тумана, как показано на фиг.5. Подошва 20, в которой образовано отверстие 22 для выпуска тумана, расположена в контакте с плотной тканью 64, которую гладят, и воздушный поток, переносящий капельки воды, выпускается из отверстия 22 для выпуска тумана. Будет видно, что воздушный поток способен выходить из-под подошвы 20 без прохождения через ткань 64 посредством прохождения через канавку 24, которая ведет к периферийной кромке 26 подошвы 20. Канавка 24 соединяется с отверстием 22 для выпуска тумана под прямым углом (т.е., угол между продольным направлением канавки 24 и продольным направлением отверстия 22 для выпуска тумана составляет приблизительно 90 градусов). За счет их движущей силы капельки воды в воздушном потоке могут не совершать поворот на 90 градусов. Это может заставить капельки воды отделяться от несущего воздушного потока, образуя пар из капелек 60 воды, которые осаждаются на разглаживаемую ткань 64. Воздушный поток 62, не содержащий капельки воды, может продолжать свое движение в окружающую среду.
Могут ли капельки воды, имеющие определенную массу, осуществлять поворот или нет, зависит от высоты или глубины h канавки 24. Высота h определяет радиус изгиба, который каждая капелька воды должна успешно преодолевать, не отклоняясь от воздушного потока вследствие действия центробежной силы. Для обеспечения максимальной эффективности увлажнения высота h предпочтительно может выбираться такой, чтобы капельки не смогли осуществить это в окружающей среде. По этой причине высота/глубина h канавки предпочтительно находится в диапазоне 0,1-15 мм и, более предпочтительно, в диапазоне 0,5-2 мм.
-6
-3
2
-5
-4
2
-4
-2
2
-4
-3
2
С целью уменьшения сопротивления потоку около отверстия 22 для выпуска тумана ширина w канавки 24 (см. фиг.4 и 5) предпочтительно может не быть слишком малой. В предпочтительном варианте осуществления ширина w канавки может находиться в диапазоне 0,8-28 мм, более предпочтительно, 2-8 мм, в то время как площадь сечения канавок (т.е., h*w) может находиться в диапазоне 1×10-1×10 м, более предпочтительно, 1×10-3×10 м. По той же самой причине диаметр D отверстия 22 для выпуска тумана предпочтительно может находиться в диапазоне 1-30 мм, более предпочтительно, 3-10 мм. Канавка может иметь любую подходящую длину. Для наиболее практических целей общее количество отверстий 22 для выпуска тумана в подошве предпочтительно может находиться в диапазоне 6-10000, более предпочтительно, 16-60, в то время как их общая площадь выпуска находится в диапазоне 1×10-1×10 м, соответственно 5×10-3×10 м.
На фиг.4 и 5 ширина w канавки каждый раз изображена меньше диаметра D отверстия для выпуска тумана, однако, это не требуется. Аналогично, каждое отверстие 22 для выпуска тумана на фиг.4 и 5 содержит только одну канавку 24. В других вариантах осуществления одно или более отверстий 22 для выпуска тумана могут содержать более одной канавки 24. Кроме того, все проиллюстрированные канавки имеют прямоугольное сечение. Хотя это облегчает их изготовление посредством, например, механической обработки, канавка может в принципе иметь любое подходящее сечение, например, в форме усеченной окружности.
Хотя иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше частично со ссылкой на прилагаемые чертежи, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения на основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные применительно к варианту осуществления, включены в, по меньшей мере, один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в данном описании не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, следует отметить, что конкретные признаки, конструкции или характеристики одного или более вариантов осуществления могут быть объединены любым подходящим способом для осуществления новых, явно не описанных вариантов осуществления.
Список элементов
1 - утюг
2 - кожух утюга
4 - ручка
6 - шнур питания
8 - внешний корпус
10 - емкость для воды
12 - канал для воды
14 - шланг для тумана
20 - подошва
22 - отверстие для выпуска тумана в подошве
24 - канавка
26 - периферийная кромка подошвы
30 - средство распыления воды
32 - участок генерации тумана
40 - средство распределения
42 - распределительный канал
43 - камера для усреднения
44 - генератор воздушного потока
46 - воздухоприемное отверстие
48 - ламинизатор потока
50 - средство управления
60 - поток капелек воды
62 - воздушный поток
64 - разглаживаемая ткань
70 - сборник воды
72 - горячее пятно
74 - теплопроводящий элемент
D - диаметр отверстия для выпуска тумана
w - ширина канавки
h - высота канавки.