ГЛАДИЛЬНЫЙ АППАРАТ, СОДЕРЖАЩИЙ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ВОДЫ
IRONING DEVICE CONTAINING WATER TREATMENT DEVICE

Настоящее изобретение относится к гладильному аппарату, содержащему резервуар с водой, парогенератор, соединенный с резервуаром подающим контуром, и устройство обработки воды, имеющее анод и катод для осаждения содержащегося в воде карбоната кальция.
Из заявки на патент WO 01/44116 известен гладильный аппарат, содержащий резервуар с водой и парогенератор, соединенный с резервуаром подающим контуром. Подаваемая в парогенератор вода подвергается обработке с помощью соответствующего устройства, имеющего катод и анод, подключенные к источнику электроэнергии, причем указанные катод и анод помещены непосредственно в резервуар и разделены катионной мембраной.
Преимущество такого гладильного аппарата состоит в том, что в нем предусмотрено устройство обработки находящейся в резервуаре воды, позволяющее уменьшить вероятность возникновения явлений отложения накипи в генераторе и в утюге. Однако этот гладильный аппарат страдает и недостатком, который заключается в том, что приходится использовать ионообменные мембраны, которые представляют собой исключительно непрочные и довольно дорогостоящие элементы. Другим его недостатком является использование устройства обработки воды, функционирующего непосредственно в основном резервуаре гладильного аппарата, из-за чего время, необходимое для обработки всей находящейся в резервуаре воды, довольно велико. Поэтому пользователь вынужден довольно долго выжидать, пока можно будет работать с гладильным аппаратом, чтобы добиться максимальной эффективности очистного устройства и избежать подачи насыщенной минералами воды в парогенератор.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такого гладильного аппарата, снабженного устройством обработки воды, позволяющим предотвратить образование накипи в парогенераторе. При этом такой гладильный аппарат должен быть простым, надежным и экономичным в изготовлении. Другая задача изобретения - разработка гладильного аппарата, снабженного устройством обработки воды, при использовании которого пользователю не придется ждать, когда он сможет эксплуатировать гладильный аппарат, чтобы добиться эффективной работы устройства обработки воды.
Для решения указанных задач предложен гладильный аппарат, содержащий резервуар с водой, парогенератор, соединенный с резервуаром с водой посредством подающего контура, и устройство обработки воды, имеющее катод и анод для осаждения карбоната кальция, отличающийся тем, что катод и анод помещены в независимую от резервуара емкость, которая помещена в подающий контур, соединяющий резервуар с парогенератором, причем указанный подающий контур отбирает воду из емкости через отверстие, расположенное ближе к аноду, чем к катоду, при этом расход воды в зоне отверстия меньше 70 г/мин.
Благодаря такой комбинации признаков удается, пользуясь простым и экономичным в изготовлении устройством, получать деминерализованную воду, которую можно использовать для генерации пара без опасности повреждения парогенератора. Это возможно по той причине, что откачка воды в зоне вблизи от анода с незначительным расходом позволяет получать воду с существенно пониженным градусом жесткости.
В соответствии с другим признаком изобретения, подающий контур отбирает воду из емкости через отверстие, выполненное в дне емкости ближе к аноду.
В соответствии с еще одним признаком изобретения, отверстие, выполненное в дне емкости, располагается по линии вертикали анода.
Благодаря этому удается отбирать воду со дна емкости максимально близко к аноду.
В соответствии со следующим признаком изобретения, в подающем контуре имеется резервный бак с водой, подача воды в который осуществляется через отверстие в емкости, при этом подающий контур содержит насос, откачивающий воду из резервного бака с ее последующей подачей в парогенератор.
Благодаря наличию такого резервного бака достигается преимущество, состоящее в формировании буферного объема деминерализованной воды, которая может откачиваться насосом. Этот буферный объем деминерализованной воды обеспечивает, в частности, точечная подача в парогенератор с расходом, превышающим производительность устройства обработки находящейся в емкости воды. Это объясняется тем, что, поскольку при электропитании гладильного аппарата устройство обработки воды работает в непрерывном режиме, благодаря указанному резервному баку удается осуществлять подачу в насос с расходом, превышающим расход деминерализованной воды, обеспечиваемый устройством обработки, при этом насос используется для подачи в парогенератор лишь точечным образом, периодами по несколько секунд.
В соответствии со следующим признаком изобретения, емкость обеспечивает подачу самотеком в резервный бак с расходом воды, предпочтительно составляющим порядка 50 г/мин.
Благодаря этому удается ограничить расход циркуляции воды из емкости в резервный бак, что позволит гарантировать достаточную эффективность работы устройства обработки воды.
В соответствии со следующим признаком изобретения, анод занимает центральное положение в емкости, а катод прикреплен к периферийной стенке емкости.
В соответствии со следующим признаком изобретения, на зажимы анода и катода подается постоянное напряжение 30 В.
В соответствии со следующим признаком изобретения, катод выполнен из графита или из нержавеющей стали с титановой добавкой.
В соответствии со следующим признаком изобретения, катод выполнен из графита и снабжен соединительной линией, которая постепенно расширяется по мере приближения к катоду.
В соответствии со следующим признаком изобретения, анод выполнен из нержавеющей стали с титановой добавкой или из нержавеющей стали с рутениевым или платиновым покрытием.
В соответствии со следующим признаком изобретения, подача в емкость отрегулирована таким образом, что, когда резервуар с водой не является пустым, уровень Н воды в емкости является постоянным.
Благодаря этому удается добиться контролируемого расхода воды, поступающей самотеком через отверстие в емкости.
В соответствии со следующим признаком изобретения, резервуар содержит замкнутую камеру, в которой выполнено выходное отверстие, переходящее в емкость, причем указанное выходное отверстие образует собой единственное выпускное средство резервуара.
Преимуществом такого резервуара является то, что он дает простое и экономичное в реализации техническое решение, позволяющее получить постоянный уровень Н воды в емкости, при этом вода из резервуара переливается самотеком в емкость до тех пор, пока уровень воды в емкости не достигнет уровня выходного отверстия.
В соответствии со следующим признаком изобретения, емкость содержит фильтр, который пропускает воду и удерживает находящиеся в воде частицы в зависимости от их размера, причем фильтр образует фильтрующий барьер между основной камерой, в которую помещен катод и подается вода из резервуара, и вспомогательной камерой, в которую помещен анод, причем во вспомогательной камере выполнено выпускное отверстие, через которое осуществляется подача в парогенератор.
Благодаря этому признаку предотвращается возникновение ситуации, когда кристаллы накипи могли бы попадать в резервный бак, поскольку эти кристаллы удерживаются благодаря фильтру в основной камере.
В соответствии со следующим признаком изобретения, фильтр имеет пористость, рассчитанную таким образом, чтобы он пропускал только частицы с размером менее 50 мкм, а предпочтительнее менее или равным 30 мкм.
Благодаря этому удается добиться качественной фильтрации кристаллов накипи при незначительной скорости засорения фильтра.
В соответствии со следующим признаком изобретения, фильтр установлен таким образом, чтобы его можно было снять с емкости без применения какого-либо инструмента.
Благодаря этому обеспечивается возможность беспрепятственного извлечения фильтра для целей очистки.
В соответствии со следующим признаком изобретения, фильтр расположен в вертикальном направлении вокруг анода и на его нижнем конце закреплен сосуд для сбора кристаллов накипи, отходящий от фильтра в боковом направлении.
Благодаря этому удается извлекать кристаллы накипи одновременно с фильтром, когда этот фильтр вынимают из емкости для очистки.
В соответствии со следующим признаком изобретения, размеры выпускного отверстия выбраны так, чтобы обеспечить расход воды порядка 50 г/мин.
Благодаря этому удается добиться уменьшения расхода на выходе емкости с помощью выпускного отверстия фильтра.
Наконец, в соответствии с еще одним признаком изобретения, гладильный аппарат имеет парогенераторную подставку, соединенную шнуром с утюгом, причем в подставку встроены парогенератор и резервуар с водой.
Задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из чтения нижеследующего описания одного из конкретных вариантов его осуществления, который дается в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, со ссылками на чертежи, где:
- фиг. 1 представляет собой схематический вид гладильного аппарата в соответствии с одним из конкретных вариантов осуществления изобретения, когда фильтр установлен в емкость для обработки воды;
- фиг. 2 представляет собой вид в продольном разрезе, иллюстрирующий парогенераторную подставку гладильного аппарата согласно одному из конкретных вариантов осуществления изобретения;
- фиг. 3 представляет собой вид в аксонометрии, иллюстрирующий фильтр, входящий в состав гладильного аппарата по фиг. 2;
- фиг. 4 представляет собой вид в продольном разрезе, иллюстрирующий фильтр по фиг. 3;
- фиг. 5 представляет собой схематический вид гладильного аппарата по фиг. 1, когда фильтр извлечен из емкости для обработки воды.
На чертежах изображены только те компоненты, рассмотрение которых необходимо для понимания сущности изобретения. Для облегчения чтения чертежей одни и те же компоненты обозначены на разных чертежах одинаковыми цифровыми позициями.
На фиг. 1 схематически показан гладильный аппарат, имеющий подставку 1 для генерации пара и содержащий утюг 2, который имеет подошву с паровыпускными отверстиями. Указанный утюг 2 соединен с подставкой 1 шнуром 3.
Как видно на фиг. 1 и 2, в подставку 1 помещены съемный резервуар 4 с водой вместимостью порядка 1,5 литра и парогенератор, образованный баком 5, в котором находится нагревательный резистор 50 мощностью порядка 1400 Вт, обеспечивающий генерацию пара под давлением порядка 4-6 бар. В баке 5 находится также электроклапан 51 (его видно только на фиг. 1), соединенный со шнуром утюга и управляемый кнопкой 20, находящейся на утюге 2.
Вода подается в бак 5 из резервуара 4 с помощью специального подающего контура, содержащего циркуляционный насос 6, расположенный непосредственно перед баком 5. Управление работой этого насоса осуществляется специальной управляющей платой (на чертежах не показана). Насос обеспечивает закачку воды в бак 5 под давлением, которое может достигать 15 бар.
В подающем контуре бака 5 расположено находящееся перед насосом 6 устройство обработки воды, включающее в себя емкость 7, в которую помещены средства для осаждения карбоната кальция и съемный фильтр 8, который вставляется в емкость 7 через открытый верхний конец этой емкости 7.
Расположенный таким образом фильтр 8 образует собой фильтрующий барьер между наружной основной камерой 71 кольцевой формы, в которую переходит выходное отверстие 40 резервуара 4, и вспомогательной камерой 72, находящейся внутри фильтра 8. Указанная вспомогательная камера 72 проходит над центральной зоной дна емкости 7, в котором выполнено отверстие 70, переходящее в резервный бак 9, помещенный под дном емкости 7.
3
В качестве примера укажем, что емкость 7 имеет форму цилиндра круглого сечения диаметром порядка 55 мм и высотой порядка 100 мм при объеме порядка 200 см. Фильтр 8 выполнен из нержавеющей стали, предпочтительно с титановой добавкой. Его диаметр составляет порядка 35 мм, высота порядка 100 мм, а поры - порядка 30 мкм.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов, подача воды в емкость 7 отрегулирована таким образом, чтобы иметь постоянный уровень Н воды в емкости 7, когда в резервуаре 4 есть вода. Для этого резервуар 4 выполнен в виде замкнутой камеры, выходное отверстие 40 которой образует собой единственное выпускное средство резервуара 4. В этом резервуаре 4 выполнено также заливочное отверстие, закрывающееся герметичной пробкой 41 (см. фиг. 1), с помощью которого обеспечивается беспрепятственное заполнение резервуара 4 в перевернутом положении.
Как показано на фиг. 3 и 4, на нижнем конце фильтра 8 закреплена чаша 80 в форме диска диаметром несколько меньше диаметра емкости 7. Эта чаша 8 имеет часть, отходящую в радиальном направлении наружу от фильтра 8 и заканчивающуюся приподнятой периферийной кромкой 81, которая ограничивает собой сосуд 82 для сбора кристаллов накипи.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов, в чаше 80 выполнено центральное отверстие 83, откалиброванное таким образом, чтобы через него могла циркулировать самотеком вода с расходом порядка 50 г/мин, когда уровень воды в емкости 7 равен уровню Н воды. Это центральное отверстие 83 располагается напротив отверстия 70, выполненного в дне емкости 7, и имеет диаметр порядка 2 мм.
3
Как можно видеть на фиг. 1 и 2, резервный бак 9 снабжен выпускной трубой 90, которая идет вдоль емкости 7 до уровня, превышающего уровень Н воды в емкости 7, а насос 6 снабжен впускной трубой 60, с помощью которой отбирается вода из резервного бака 9. В соответствии с одним из предпочтительных решений, нижний конец впускной трубы 60 отстоит на несколько сантиметров от дна резервного бака 9, с тем чтобы предотвратить зачерпывание частиц, которые могут осаждаться в результате отстаивания на дне резервного бака 9. В качестве примера можно указать, что нижний конец впускной трубы 60 может отстоять от дна резервного бака 9, по меньшей мере, на 1 см при объеме указанного бака порядка 150 см.
Средства для осаждения карбоната кальция состоят предпочтительно из катода 10, помещенного в основную камеру 71, и анода 11, помещенного во вспомогательную камеру 72. Анод 11 и катод 10 питаются током от блока 13 контроля напряжения, вырабатывающего постоянное напряжение ЗОВ с максимальной силой тока 1 А.
Катод 10 предпочтительно выполняется из графита или нержавеющей стали с титановой добавкой и имеет цилиндрическую форму, ответную по отношению к форме внутренней стенки емкости 7, располагаясь по высоте на расстояние порядка 100 мм.
Катод 10 подключен к блоку 13 контроля напряжения с помощью соединительной линии, проходящей за пределами емкости 7 и предпочтительно имеющей постепенно увеличивающееся сечение, которое становится максимальным при соприкосновении с катодом 10. Благодаря этому признаку достигается преимущество, состоящее в предотвращении концентрации тока в зоне соединения с катодом 10, что приводило бы к постепенному разрушению катода 10 в случае его изготовления из графита.
Анод 11 предпочтительно выполняется из нержавеющей стали с титановой добавкой или из нержавеющей стали с рутениевым или платиновым покрытием с целью предотвращения коррозии. Он имеет форму стержня диаметром 10 мм и высотой 90 мм, проходящего в вертикальном направлении посередине емкости 7, при этом нижний конец анода 11 отстоит от дна емкости 7 на расстояние порядка 10 мм.
Ниже приводится описание функционирования и преимуществ выполненного таким образом гладильного аппарата.
В процессе эксплуатации гладильного аппарата пользователь заполняет съемный резервуар 4, после чего ставит его на подставку 1 таким образом, чтобы находящаяся в резервуаре 4 вода переливалась самотеком в емкость 7 до достижения такого уровня Н выходного отверстия 40 резервуара 4, при котором вода будет препятствовать поступлению воздуха в резервуар 4, вследствие чего автоматически прекратится слив воды из резервуара 4 в емкость 7.
Затем пользователь включает гладильный аппарат, в результате чего на нагревательный резистор 50 в баке 5 поступает питание под контролем регулировочной электронной схемы, связанной с температурным датчиком (на чертежах не показаны), и происходит непрерывная подача постоянного напряжения 30 В на зажимы анода 11 и катода 10.
2+
2+
-
В результате подачи напряжения на анод 11 и катод 10 происходит, как во всех подобных известных системах, перемещение положительных ионов Са и Ma к катоду 10 с их прохождением, если потребуется, через поры фильтра 8, а затем осаждение с течением времени карбоната кальция в форме кристаллов кальцитов или фатеритов размером 5-50 мкм в основной камере 71, где благодаря формированию ионов ОН создается щелочная среда.
Для предотвращения слишком быстрого образования накипи на катоде 10 целесообразно предусмотреть в работе гладильного аппарата занимающий несколько секунд этап, в течение которого производится реверсирование полярности катода 10 и анода 11, которое может иметь место через каждые десять минут.
Деминерализованная вода, получаемая во вспомогательной камере 72 рядом с анодом 11, сливается самотеком через центральное отверстие 83, а затем через отверстие 70 в дне емкости 7 и попадает в резервный бак 9. Кристаллы накипи размером более 30 мкм, постепенно образующиеся в основной камере 71, блокируются в ней фильтром 8, при этом благодаря незначительному расходу воды через центральное отверстие 83 уменьшается опасность забивания фильтра 8, поскольку имеет место лишь слабое всасывание в зоне рядом с этим фильтром 8.
В соответствии с одним из предпочтительных технических решений, забиванию фильтра 8 препятствует также циклическая поляризация этого фильтра 8, который выполнен из электропроводящего материала. Эту поляризацию осуществляют, подавая в течение некоторого времени на фильтр 8 электрический потенциал анода 11, в результате чего электрическое поле, создающееся между фильтром 8 и катодом 10, отталкивает частицы накипи в направлении катода 10. В качестве примера укажем, что фильтр 8 может подключаться к потенциалу анода 11 с интервалами в 40 секунд.
Кристаллы накипи размером менее 30 мкм задерживаются также по большей части в основной камере 71 благодаря наличию электрического тока, который притягивает их к катоду 10, и исключительно слабому всасыванию, создаваемому вследствие циркуляции деминерализованной воды с незначительным расходом через центральное отверстие 83. Те кристаллы, которые смогли пройти через фильтр 8, осаждаются под действием силы тяжести на дне резервного бака 9.
Если требуется подача воды в бак 5 для генерации пара, управляющая плата дает команду на включение насоса 8, который откачивает деминерализованную воду из резервного бака 9 по впускной трубе 60 на некотором расстоянии от дна, чтобы предотвратить всасывание кристаллов накипи, которые могут осаждаться на дне резервного бака 9.
Указанная циркуляция воды в сторону бака 5 осуществляется благодаря последовательным рабочим этапам насоса 6 даже тогда, когда пользователь непрерывно воздействует на кнопку 20 пара утюга 2, при этом насос 6 работает, например, в течение 3 секунд с интервалами через каждые 12 секунд. Благодаря такой последовательной работе насоса 6 удается предотвратить холостой ход этого насоса 6, создавая этапы выключения насоса 6, в течение которых понижение уровня воды в резервном баке 9 может быть компенсировано поступлением деминерализованной воды, которое происходит самотеком через отверстие 70 в дне емкости 7.
Циркуляция деминерализованной воды из емкости 7 в резервный бак 9 автоматически компенсируется автоматическим заполнением основной камеры 71 емкости 7 водой, поступающей из резервуара 4, когда уровень в емкости 7 ниже уровня Н воды, причем гладильный аппарат предпочтительно снабжается датчиком выявления незаполненного состояния резервуара (на чертежах он не показан), который при пустом резервуаре 4 прерывает работу насоса 6. Этот останов насоса 6 позволяет гарантировать наличие воды в емкости 7 и, следовательно, непрерывное производство деминерализованной воды, если гладильный аппарат включен под напряжение.
После того как резервуар 4 стал пустым, пользователь снимает его с подставки 1 и может также воспользоваться этой операцией для извлечения фильтра 8 (см. фиг. 5), поступательно двигая его по вертикали через верхнее отверстие емкости 7.
В процессе этого вертикального перемещения фильтра 8 все кристаллы карбоната кальция, имеющиеся в основной камере 71, собираются в сборный сосуд 82 чаши 80, находящейся в основании фильтра 8. При этом пользователь может произвести полоскание фильтра 8 и сборного сосуда 82 под краном, после чего можно будет снова установить фильтр 8 на место в емкости 7. Разумеется, гладильный аппарат можно также снабдить специальным устройством для обнаружения наличия фильтра 8 и предусмотреть меры для предотвращения работы аппарата в случае отсутствия фильтра 8 в емкости 7.
Преимуществом выполненного таким образом гладильного аппарата является тот факт, что он снабжен простым и экономичным в изготовлении устройством обработки воды, позволяющим вырабатывать деминерализованную воду, которую можно использовать в парогенераторе для обеспечения более длительного срока службы гладильного аппарата.
Еще одно преимущество этого гладильного аппарата состоит в том, что в нем предусмотрен независящий от резервуара резервный бак для деминерализованной воды, из которого можно насосом откачивать воду для подачи в парогенератор. В частности, преимуществом этого резервного бака является то, что запас деминерализованной воды может создаваться непрерывно в течение всего времени, пока гладильный аппарат подключен к электропитанию, и сохраняться в гладильном аппарате в ином месте, нежели основной резервуар гладильного аппарата, благодаря чему им можно воспользоваться сразу же после включения аппарата при повторном его использовании. Таким образом, если пользователь опорожняет основной резервуар гладильного аппарата после каждого цикла эксплуатации или если резервуар становится пустым после длительной эксплуатации гладильного аппарата, пользователь сможет снова заполнить основной резервуар и эксплуатировать аппарат, не ожидая, пока устройство обработки воды выполнит свою функцию по отношению ко всему объему имеющейся в резервуаре воды.
Наконец, еще одно преимущество гладильного аппарата заключается в том, что его техобслуживание не представляет особого труда, поскольку фильтр легко извлекается из емкости при необходимости его очистки и удаления кристаллов накипи.
Должно быть совершенно очевидно, что изобретение никоим образом не ограничивается описанными выше и проиллюстрированными на чертежах вариантами его осуществления, которые были представлены лишь в качестве примеров. Возможны их разнообразные модификации, в частности в отношении состава различных компонентов или замены их техническими эквивалентами при условии сохранения заявленного объема охраны изобретения.
Так, например, в соответствии с одной из модификаций, которая здесь не проиллюстрирована, ограничение расхода между вспомогательной камерой и резервным баком можно осуществить посредством уменьшения проходного сечения отверстия в дне емкости, а не в зоне центрального отверстия, и в этом случае указанное центральное отверстие может иметь более значительное проходное сечение.
В соответствии с другой не проиллюстрированной модификацией, в дне резервного бака можно выполнить сливное отверстие, закрываемое съемной пробкой, доступ к которому будет возможен, например, через низ подставки и благодаря которому удастся обеспечить удаление кристаллов накипи в случае, если таковые будут осаждаться в резервном баке.
В соответствии с еще одной не проиллюстрированной модификацией, воду в емкость можно подавать из резервуара с помощью насоса.