БЫТОВОЙ ПРИБОР С НАПОЛНЯЕМЫМ ПАРОВЫМ РЕЗЕРВУАРОМ И ПАРОВОЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ БЫТОВОГО ПРИБОРА
DOMESTIC APPLIANCE WITH FILLED STEAM RESERVOIR AND STEAM RESERVOIR FOR DOMESTIC APPLIANCE

Область техники
Изобретение относится к бытовому прибору с паровым резервуаром и к паровому резервуару для бытового прибора согласно ограничительным частям независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
Бытовые приборы, вырабатывающие пар, применяются в различных областях. В быту пар все чаще применяется для очистки окон, полов и предметов обстановки, и, в частности, для глажки. Так, в патентном документе DE 69727211 Е2 описывается паровая гладильная станция с паровым резервуаром. Обычно пар производится в паровом резервуаре за счет того, что в него заливается вода и нагревается электрическим резистивным нагревателем до образования пара, который, предпочтительно, подается на подключенный потребитель, например, утюг, в определенной напорной области. В паровом резервуаре установлен датчик температуры с отрицательным ТКС (температурным коэффициентом сопротивления), который во время подачи воды в паровой резервуар при достижении водой достаточного уровня подает сигнал, прекращающий подачу воды в паровой резервуар.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка усовершенствованного бытового прибора с наполняемым паровым резервуаром, в котором может поддерживаться стабильное давление. Еще одной задачей является разработка усовершенствованного парового резервуара для такого бытового прибора.
Согласно изобретению, эти задачи решаются признаками, раскрывающимися в независимых пунктах формулы изобретения.
Предложен бытовой прибор с наполняемым паровым резервуаром, который содержит окруженную ограничительными стенками внутреннюю полость, причем, по меньшей мере, в одной ограничительной стенке предусмотрен впуск для жидкости. Впуск расположен относительно датчика, предназначенного для измерения уровня заполнения парового резервуара, так, чтобы струя жидкости, вливающаяся из впуска в паровой резервуар во время подачи жидкости через впуск во внутреннюю полость парового резервуара, сначала попадала на область крепления датчика к паровому резервуару, а уже потом собиралась в паровом резервуаре.
Поступающая жидкость сначала охлаждает область крепления датчика, а затем накапливается во внутренней полости парового резервуара и заполняет его. В результате выгодным образом можно добиться того, что датчик будет очень быстро реагировать на поступающую, обычно холодную жидкость, например, воду. Датчик может быть расположен, например, на такой высоте, которая соответствует заданному уровню жидкости в паровом резервуаре. Датчик может быть расположен на такой высоте, которая соответствует верхней части нагревательного элемента во внутренней полости парового резервуара. При этом, выгодным образом, датчик может быть расположен рядом с частью нагревательного элемента. Предпочтительно, верхняя часть нагревательного элемента может соответствовать нужному уровню жидкости в паровом резервуаре. Так, нагревательный элемент может быть погружен в жидкость и, например, покрываться жидкостью или незначительно выступать над поверхностью жидкости.
Сигнал датчика управляет доливанием жидкости в режиме вырабатывания пара бытового прибора. При этом сигнал датчика может передаваться на блок управления, который прекращает дальнейшую подачу жидкости в паровой резервуар, если достигнут нужный уровень заполнения. Если подача жидкости остановлена своевременно, можно ускорить нагрев залитой жидкости и получить необходимое повышенное давление образующегося пара. Сигнал датчика сообщает блоку управления о наличии достаточного количества воды, которая может быть нагрета и испарена. При наличии достаточного количества вода нагревается и, по меньшей мере, частично испаряется. При помощи количества жидкости и емкости резервуара устанавливается номинальное давление пара.
Если датчик срабатывает слишком медленно, как это имеет место в известных системах, уровень жидкости может быть подвержен сильным колебаниям. При этом количество жидкости может быть случайным образом меньше или больше необходимого. В этом случае давление в паровом резервуаре может значительно отличаться от необходимого номинального значения вследствие отличающегося количества жидкости, подлежащей испарению. Тем не менее, решение, предлагаемое в настоящем изобретении, позволяет достичь номинального значения со значительно большей точностью.
Согласно выгодному варианту исполнения изобретения, впуск с отверстием может быть направлен на область крепления датчика. Благодаря этому подаваемая жидкость непосредственно воздействует на область крепления датчика, в частности, охлаждает ее. Выгодным образом отверстие может быть расположено рядом с областью крепления датчика. В принципе, впуск может быть расположен на любой ограничительной стенке парового резервуара. Если отверстие впуска направлено на область крепления датчика, то струя жидкости, выходящая из отверстия, может гарантированно направляться на область крепления. Выгодным образом впуск может быть выполнен в виде патрубка, который проходит через ограничительную стенку парового резервуара и, например, выступает с обеих ее сторон. Часть патрубка, выступающая во внутреннюю полость, может быть выгодным образом наклонена к области крепления датчика. Кроме того, область прохождения патрубка может быть расположена рядом, по меньшей мере, с одним датчиком, например, вблизи кромки той ограничительной стенки, на которой расположен датчик.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, отверстие впуска может быть направлено на верхнюю часть области крепления датчика. При попадании струи жидкости на верхнюю часть жидкость распределяется по ограничительной стенке и быстро охлаждает ее и, тем самым, область крепления датчика. Подсоединенный датчик распознает это охлаждение и подает соответствующий температурный сигнал на блок управления.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, впуск геодезически может располагаться над датчиком. В результате получается особенно простая конструкция. Струя жидкости, выходящая из впуска через его отверстие, может попадать сверху на стенку резервуара и стекать вниз по области крепления датчика, охлаждая, тем самым, область крепления датчика на стенке резервуара.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, датчик может представлять собой температурный датчик. Предпочтительно, температурный датчик может содержать резистор с отрицательным ТКС (температурным коэффициентов сопротивления). Резистор с отрицательным ТКС состоит из электрического проводника, проводимость которого при высоких температурах выше, чем при низких температурах.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, датчик может быть расположен на боковой стенке парового резервуара, а впуск - в верхней ограничительной стенке парового резервуара. В результате получается особенно простая конструкция. Датчик может быть установлен на такой высоте, которая соответствует требуемому уровню жидкости.
Выгодным образом бытовой прибор представляет собой паровую гладильную станцию с паровым утюгом, подсоединенным к паровому резервуару. Паровой резервуар может представлять собой отдельный компонент, к которому подсоединяется паровой утюг. Также возможен вариант, в котором паровой резервуар встроен в паровой утюг.
Кроме того, выгоден вариант исполнения в виде пароочистительной станции, которая представляет собой пароочистительный прибор, подсоединенный к паровому резервуару. Кроме того, выгоден вариант исполнения в виде устройства для приготовления горячих напитков, например, машины для приготовления кофе.
Другой аспект изобретения относится к паровому резервуару для бытового прибора, у которого впуск для жидкости расположен относительно области соединения датчика с ограничительной стенкой таким образом, чтобы струя жидкости из впуска попадала на область крепления датчика во время подачи жидкости во внутреннюю полость парового резервуара. Жидкость, поступающая в паровой резервуар, сначала охлаждает область крепления датчика, а затем накапливается во внутренней полости. Струя жидкости может быстро охладить область крепления датчика, соответственно, датчик может гарантированно и быстро распознать достижение нужного уровня заполнения.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, впуск с отверстием может быть направлен на область крепления датчика. Выгодным образом отверстие может быть расположено рядом с областью крепления датчика. Благодаря этому подаваемая жидкость непосредственно воздействует на область крепления датчика, в частности, охлаждает ее. В принципе, впуск может быть расположен на любой ограничительной стенке парового резервуара. Если отверстие направлено на область крепления датчика, то струя жидкости, выходящая из отверстия, может гарантированно направляться на область крепления датчика. Выгодным образом впуск может быть выполнен в виде патрубка, который проходит через ограничительную стенку парового резервуара и, например, выступает с обеих ее сторон. Часть патрубка, выступающая во внутреннюю полость, может быть выгодным образом наклонена к области крепления датчика. Кроме того, область прохождения патрубка может быть расположена рядом, по меньшей мере, с одним датчиком, например, вблизи кромки той ограничительной стенки, на которой расположен датчик.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, отверстие впуска может быть направлено на верхнюю часть области крепления датчика. Жидкость может попадать на стенку резервуара в верхней части области крепления датчика и стекать вниз по области крепления датчика, охлаждая область крепления датчика и, тем самым, датчик. В принципе, впуск может быть расположен на любой стенке резервуара. Это позволяет свободно выбирать форму парового резервуара.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, впуск может располагаться геодезически над датчиком. Целесообразно, отверстие может оканчиваться над областью крепления датчика. Жидкость может попадать на стенку резервуара над областью крепления датчика и стекать по области крепления датчика, охлаждая ее.
Согласно следующему выгодному варианту исполнения изобретения, датчик может быть расположен на боковой ограничительной стенке парового резервуара, а впуск - на верхней ограничительной стенке парового резервуара.
Краткое описание чертежей
Изобретение подробно рассматривается ниже на основании варианта исполнения, представленного на фигурах. На фигурах изображено:
Фигура 1: схематичный вид предпочтительного бытового прибора с паровым резервуаром согласно изобретению.
Фигура 2: разрез известного парового резервуара.
Фигура 3: разрез предпочтительного варианта исполнения парового резервуара согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Одинаковые или по существу одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения на фигурах.
На фиг.1, например, представлен предпочтительный бытовой прибор 10, выполненный в виде паровой гладильной станции, с паровым резервуаром 20 и соединенным с ним потребителем 12, который, например, выполнен в виде парового утюга. Потребитель 12, выполненный в виде парового утюга, соединяется шлангом 14 с выпуском 44 парового резервуара 20 и получает пар по этому шлангу.
Паровой резервуар 20 имеет ограничительные стенки, некоторые их которых имеют обозначения 22, 24, 26, 28, 30 и ограничивают внутреннюю полость, в которой испаряется жидкость (например, вода), подаваемая в паровой резервуар 20 по подводящему трубопроводу 16 с помощью насоса (не показанного на фигуре) или из резервуара (не показанного на фигуре). Через впуск 40 жидкость попадает в паровой резервуар 20. Для нагрева жидкости предусмотрен нагревательный элемент (60, фиг.3), снабженный электрическими контактами 62, 64.
С внешней стороны парового резервуара 20 на ограничительную стенку 26 установлен датчик 50. Датчик 50 определяет температуру в паровом резервуаре 20. В зависимости от измеренной температуры регулирующий и/или управляющий блок 80, который управляет подачей жидкости в паровой резервуар 20, может продолжать подачу жидкости или прекратить ее.
На фиг.2 представлен разрез варианта известного парового резервуара 20. Во внутренней полости 46 парового резервуара 20, окруженного ограничительными стенками 22, 26, 28, 30, расположен, например, электрический нагревательный элемент 60, контакты которого (на разрезе показан контакт 62) выведены через ограничительную стенку 22. Нагревательный элемент 60 многократно изогнут и оканчивается на высоте парового резервуара 20. Во внутреннюю полость 46 должно быть залито столько жидкости 74, чтобы она могла покрывать нагревательный элемент 60. Жидкость 74 нагревается нагревательным элементом 60 почти до точки кипения и поддерживается в таком состоянии.
На ограничительной стенке 22 на уровне верхней части нагревательного элемента 60 расположен датчик 50. Он может определять температуру в этой области. Датчик 50 закреплен снаружи на ограничительной стенке 26 с помощью крепления 56 и содержит область 54 соединения, т.е. область крепления к ограничительной стенке 26. Эта область занимает известную площадь, включающую область соприкосновения датчика 50 с ограничительной стенкой 26 и прилегающие к ней области.
Если жидкость 74 покрывает нагревательный элемент 60, то датчик 50 измеряет температуру жидкости 74. Если уровень жидкости опускается настолько, что верхняя часть нагревательного элемента 60 выступает из жидкости, то датчик 50 измеряет температуру нагревательного элемента 60, которая во время работы превышает температуру жидкости 74. Такой подъем температуры определяется датчиком 50.
В верхней ограничительной стенке находится впуск 40, через отверстие 42 которого во внутреннюю полость 46 может поступать струя 72 жидкости, например, струя воды. Впуск 40 выполнен, например, в виде патрубка или трубки, с наружной стороны которой имеется разъем для подсоединения соединительного шланга 16 (см. фиг.1), ведущего к насосу или резервуару (не показанному на фигуре). Отверстие 42 этой трубки выходит во внутреннюю полость 46 примерно в центральной части парового резервуара 20.
Благодаря тому, что выпуск 40 расположен в центральной части парового резервуара 20, паровой резервуар 20 постепенно заполняется жидкостью 74. Только после того, как жидкость поднимется до известного уровня, датчик 50 сможет определить достаточное изменение температуры, то есть, охлаждение.
В зависимости от текущих условий датчик 50 может распознать предполагаемое достижение нужного уровня на первом уровне 76 заполнения или только на уровне 78 заполнения.
Разумеется, при поступлении струи 72 жидкости в паровой резервуар 20 датчик 50 реагирует на жидкость 74, медленно поднимающуюся вверх от донной ограничительной стенки 28, лишь по истечении определенного времени. Время реакции датчика 50 может зависеть от различных условий, например, от температуры заливаемой жидкости и т.п. То есть, жидкость 74 может, соответственно, колебаться между первым уровнем 76 заполнения и вторым уровнем 78 заполнения в пределах довольно большого диапазона Δh. Как только датчик 50 определяет изменение температуры вследствие подъема жидкости 74, соответствующий фактически достигнутый уровень жидкости 74 (находящийся между первым и вторым уровнем 76, 78 заполнения) расценивается регулирующим и/или управляющим блоком 80 (см. фиг.1) как достижение заданного уровня, что, однако, оказывается ошибочным вследствие большого диапазона Δh колебаний.
Диапазон Δh колебаний уровня поступающей жидкости 74 соответствует (на основании примерных размеров и скорости потока жидкости), например, объему в 30 г. Относительно большое количество жидкости охлаждает паровой резервуар 20, следствием чего является колебание температуры жидкости 74 и давления в паровом резервуаре 20. Так, давление в паровом резервуаре 20 в зависимости от объема и заданного давления при номинальном значении примерно 4 бар варьируется примерно от 2,5 до 5 бар.
На фиг.3 представлен предпочтительный вариант исполнения парового резервуара 20 согласно изобретению. Конструкция парового резервуара 20 похожа на конструкцию, представленную на фиг.2, вследствие чего она не описывается во избежание ненужных повторений.
Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения, впуск 40 расположен относительно датчика 50 и области 54 его соединения с паровым резервуаром 20 или его ограничительной стенкой 26 таким образом, чтобы струя 72 жидкости, поступающая из впуска 40 в паровой резервуар 20 во время подачи жидкости 74 через впуск 40 во внутреннюю полость 46 парового резервуара, попадала на область 54 крепления датчика 50. При этом струя 72 жидкости в паровом резервуаре 20 попадает на область крепления 54 датчика 50 еще до того, как жидкость 74 заполнит внутреннюю полость 46 парового резервуара 20. При этом отверстие 42 впуска 40, предпочтительно, направлено на область крепления датчика 54, причем, например, трубка, образующая впуск 40, соответствующим образом наклонена и направлена на область крепления датчика 54.
Предпочтительно, область 54 крепления датчика содержит не только область непосредственного контакта датчика 50 с ограничительной стенкой 26, но и плоскость, соответствующую, по меньшей мере, проекции датчика 50 на ограничительную стенку 26.
Предпочтительно, датчик 50 представляет собой терморезистор с отрицательным ТКС, который при помощи крепления 56 закреплен на внешней стороне ограничительной стенки 26 таким образом, что датчик 50 оказывается зажат между планкой, образующей крепление 56, и ограничительной стенкой 26. Электрическое сопротивление резистора с отрицательным ТКС при высокой температуре ниже, чем при низкой температуре.
Согласно варианту исполнения изобретения отверстие 42 впуска 40 направлено на ограничительную стенку 26, к которой прикреплен датчик 50. Благодаря этому струя 72 жидкости попадает на ограничительную стенку 26 в верхней части 58 области 54 крепления датчика 50. Простота конструкции достигается за счет того, что впуск 40 в виде трубки изогнут внутри парового резервуара 20 таким образом, чтобы отверстие 42 было направлено на ограничительную стенку 26 и на область крепления датчика 54 датчика 50.
Если жидкость 74 нагрета в паровом резервуаре 20 до своей заданной температуры, приближающейся к точке кипения, и, например, частично испарена в процессе забора пара из парового резервуара 20, то датчик 50 при падающем уровне жидкости распознает растущую температуру и подает сигнал об этом на регулирующий и/или управляющий блок 80 (см. фиг.1), который дает команду на доливание жидкости 74.
Когда струя 72 холодной жидкости 74 попадает на область крепления 54 датчика 50 ограничительной стенки 26, датчик 50 распознает значительно более быстрое изменение температуры, то есть, охлаждение, по сравнению с медленно поднимающимся уровнем жидкости (см. фиг.2).
Соответственно, обнаружилось, что диапазон Δh колебаний между первым, минимальным уровнем 76 заполнения, начиная с которого датчик 50 реагирует на изменение температуры, и вторым, максимальным уровнем 78 заполнения, до которого датчик 50 реагирует на изменение температуры, значительно уменьшился по сравнению с конструкцией, соответствующей уровню техники (см. фиг.2). Меньший диапазон Δh колебаний значительно повышает стабильность давления в паровом резервуаре 20.
Так, например, меньший диапазон Δh колебаний в условиях, описанных в связи с фиг.2, соответствует всего лишь объему жидкости, например, воды, равному 8 г, вместо предшествующих 30 г. То есть, при прочих равных условиях давление в паровом отсеке 48 парового резервуара 20 будет значительно стабильнее и будет колебаться всего лишь между 3,5 и 4,5 бар, предпочтительно, между 3,7 и 4,3 бар (при номинальном значении, например, 4 бар).
Также обнаружилось, что в вышеописанных условиях отдача пара возрастает, например, примерно на 20%. Таким образом, с одной стороны, забор пара может производиться при более стабильном давлении пара, а с другой стороны, может быть увеличена отдача пара.