ФЕН, НАСАДКА ДЛЯ ФЕНА И ФЕН С ТАКОЙ НАСАДКОЙ
HAIRDRYER, HAIRDRYER JET PIECE AND HAIRDRYER EQUIPPED WITH SUCH JET PIECE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к фенам и к насадке для фена.
Существует бесчисленное множество разных подходов к созданию фенов, предназначенных для использования потребителями. Основное соображение для подобных фенов заключается в том, что они должны создавать поток нагретого воздуха в достаточном количестве для испарения воды из волос пользователя.
Данная цель, как правило, достигается посредством использования воздуходувки или вентилятора, который направляет воздух над нагревательным устройством, таким как катушка сопротивления, и затем к выпускному элементу. В известных фенах использовались как осевые, так и центробежные вентиляторы.
Фены, в частности ручные фены, широко используются в течение многих лет и нашли широкое признание на рынке потребительских товаров. По мере того как рынок становился зрелым, коммерческий успех обусловил потребность в увеличенной способности к выполнению основной задачи фена, то есть сушки волос, при одновременном создании устройства, которое является бесшумным, безопасным и удобным в использовании.
Один подход, обеспечивающий повышение способности к сушке, который очевидно даст результат, - это просто усиление нагрева воздуха, вытесняемого из устройства. Недостатком данного подхода является увеличение вероятности ожогов пользователя.
В патенте США 5841943 предложено решение, в котором раскрыта насадка для создания пульсирующего потока, предназначенная для использования вместе с электрическим феном. Насадка для создания пульсирующего потока может быть прикреплена к трубчатому концу фена. Насадка содержит асимметричную и неуравновешенную, вращающуюся крыльчатку, выполненную с возможностью вращения как одна лопасть вентилятора, которая перекрывает часть площади выходного сечения. Вытесняемый воздух обеспечивает вращение крыльчатки или лопасти вентилятора, при этом создается пульсирующий спиральный поток, в котором «зона» с нагретым воздухом перемещается по спирали вокруг центральной оси фена. Действительно, если смотреть на поперечное сечение воздушной струи, которая вытесняется из фена, можно увидеть «зону» с горячим воздухом, выполняющую круговое движение вокруг центральной оси. Это означает, что воздушная струя также будет поступать в волосы пользователя при подобном круговом движении, что означает, что волосы пользователя будут получать прерывающиеся струи горячего воздуха вместо постоянного потока. Несмотря на то, что это обеспечивает возможность использования повышенных температур для воздушной струи, по-прежнему сохраняется риск ожогов, когда пользователь непреднамеренно переместит фен в ответ на колебание, вызванное вращающейся неуравновешенной лопастью вентилятора. Кроме того, вследствие того, что вращающаяся лопасть вентилятора вызывает прерывание струи горячего воздуха, эффективность повышенной температуры воздуха, обеспечиваемой известным феном, по меньшей мере, частично снижается. Кроме того, законодательство во многих странах запрещает использование более высоких температур по соображениям безопасности пользователей.
В патенте США 5839204 раскрыт портативный фен, имеющий корпус и у выпускного элемента корпуса регулируемое отверстие для выпуска воздуха, предназначенное для направления всего воздушного потока, создаваемого в корпусе, в определенном направлении.
В патенте США 5956863 раскрыт фен, в котором нагретый воздух направляется вдоль элемента с конической конфигурацией для прохода потока так, что воздух сходится к общей точке.
В Европейском патенте 1188392 раскрыт фен, в котором насадки могут быть зафиксированы с разными конфигурациями для получения прямолинейной, сходящейся или расходящейся конфигурации воздушного потока.
В патенте США 6038782 раскрыт фен, который может быть использован в открытом режиме, в котором воздушный поток направляется через цилиндрическое отверстие цилиндра, и в режиме полного отклонения, в котором воздушный поток полностью направляется отклоняющим элементом.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание фена, насадки для фена и фена с такой насадкой, которая обеспечивает улучшенные характеристики сушки волос при одновременном поддержании температуры выходящего воздуха в безопасных пределах и которая является безопасной и удобной при использовании.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом изобретения создана насадка для фена, при этом насадка содержит соединительное средство, выполненное с возможностью присоединения к выпускному отверстию указанного фена для выпуска воздушной струи, и средство для направления потока, имеющее неподвижную поверхность для направления потока, которая предназначена для направления воздушной струи и по меньшей мере, частично наклонена относительно центральной оси насадки. Наклонная поверхность для направления потока придает воздуху в основном направленную по касательной составляющую скорости в дополнение к составляющей скорости, которая имеет то же направление, что и центральная ось насадки, то есть основное направление течения воздушной струи. Благодаря данной тангенциальной составляющей турбулентность воздушной струи, выходящей из фена через насадку, будет увеличиваться, и воздушная струя будет подвергаться перемешивающему воздействию. Данное перемешивающее воздействие, в свою очередь, имеет эффект, заключающийся в том, что температура воздушной струи, выпускаемой феном, будет выравниваться, и в поперечном сечении воздушной струи будет иметь место только сравнительно незначительный температурный градиент, при этом самая низкая температура может быть определена на поверхности раздела воздуха, выходящего из фена, и окружающего воздуха.
Поскольку воздушная струя не прерывается, создается масса с по существу равномерным распределением температур и с распределением с почти постоянной температурой по поперечному сечению, что обеспечивает возможность хорошего регулирования максимальной температуры воздушной струи и гарантирует то, что отсутствуют какие-либо так называемые “горячие точки”, которые часто можно обнаружить в обычных фенах.
Другое преимущество равномерного распределения температур в воздушной струе заключается в том, что вследствие отсутствия «горячих» точек такое же количество тепла может быть передано уменьшенному потоку воздуха. Это обеспечит не только уменьшение потребления энергии феном, но также, в частности, уменьшение величины шума, создаваемого феном. В альтернативном варианте может быть создан более мощный фен, в котором большее количество тепла будет передаваться потоку воздуха, то есть поток воздуха будет поддерживаться таким же, но нагреватель будет передавать большее количество тепла.
В одном варианте осуществления изобретения средство для направления потока содержит некоторое количество лопастей для направления потока, которые проходят в радиальном направлении внутрь в пределах внутренней окружной периферии насадки. Использование лопастей обеспечивает возможность выпуска воздушной струи из фена в максимально возможной степени без ограничений, только посредством отклонения воздушной струи.
В практически осуществимом варианте осуществления изобретения средство для направления потока содержит лопасти для направления потока, которые проходят в радиальном направлении внутрь в пределах внутренней окружной периферии соединительного средства. Использование лопастей обеспечивает возможность выпуска воздушной струи из фена в максимально возможной степени без ограничений, только посредством отклонения воздушной струи. Наличие лопастей для направления потока, проходящих в пределах внутренней окружной периферии соединительного средства, обеспечивает уменьшение габаритного размера насадки, которая будет более удобной при использовании и которую будет легче хранить.
В одном варианте осуществления изобретения лопасти для направления потока закручены, в частности закручены по спирали, вокруг их соответствующей продольной оси. Таким образом, можно легче регулировать степень отклонения или величину тангенциальной составляющей скорости, придаваемую воздушной струе, вытесняемой из фена.
В одном варианте осуществления изобретения лопасти для направления потока закручены вдоль их соответствующей продольной оси так, что часть поверхности для направления потока по существу параллельна центральной оси насадки и часть поверхности для направления потока по существу перпендикулярна центральной оси насадки. Это будет гарантировать то, что часть воздушной струи будет по-прежнему иметь преобладающую составляющую скорости, которая имеет такое же направление, как центральная ось насадки, и, следовательно, направление, в котором направлен фен, что, в свою очередь, обеспечивает поддержание хорошей общей скорости воздушной струи. За счет выполнения части поверхности для направления потока так, что она будет по существу перпендикулярной к центральной оси насадки, части воздушной струи будет придаваться сильная тангенциальная составляющая, обеспечивающая предпочтительный эффект перемешивания.
В одном варианте осуществления изобретения поверхность для направления потока по существу перпендикулярна центральной оси насадки рядом с дистальным концом лопастей для направления потока. В альтернативном варианте поверхность для направления потока по существу параллельна центральной оси насадки рядом с центральной осью. Полагают, что оба альтернативных варианта обеспечивают хорошие результаты с точки зрения перемешивания.
В одном варианте осуществления изобретения средства для направления потока выполнены с конфигурацией солнца с лучами, так что тангенциальная составляющая скорости, придаваемая струе, не зависит от того места, в котором выходит воздушная струя.
В соответствии со вторым аспектом изобретения разработан фен, который содержит корпус с впускным отверстием и выпускным отверстием для прохода воздушной струи через него, при этом указанный корпус размещает вентилятор, выполненный с возможностью приведения в действие посредством приводного двигателя для обеспечения прохода воздушной струи через корпус, и нагреватель для нагрева указанной воздушной струи, и соединенную с выпускным отверстием насадку.
В соответствии с третьим аспектом изобретения фен содержит корпус, имеющий центральную ось, при этом указанный корпус содержит выпускное отверстие для прохода воздушной струи через него и средство для направления потока. Средство для направления потока содержит статическую поверхность для направления потока, предназначенную для направления воздушной струи, при этом указанная поверхность для направления потока, по меньшей мере частично, наклонена относительно центральной оси корпуса. Можно видеть, что и средство для направления потока, соответствующее третьему аспекту изобретения, реализует ту же идею изобретения, что и средство для направления потока во всех вариантах осуществления насадки, подобной описанной выше, и, следовательно, имеет такие же преимущества. Они не повторены здесь для избежания ненужного повторения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные предпочтительные варианты осуществления насадки в соответствии с изобретением и фена, содержащего подобную насадку, описаны в пунктах формулы изобретения и в нижеприведенном описании со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 - вид фена со схематически изображенными профилями температур обычного фена и фена с насадкой в соответствии с изобретением;
фиг.2 - схематический вид выпускного отверстия фена с насадкой в соответствии с изобретением;
фиг.3А - вертикальная проекция насадки в соответствии с изобретением;
фиг.3В - вид в перспективе насадки по фиг.3А; и
фиг.4 - распределение температур в поперечном сечении А-А по фиг.1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ
Фиг.1 показывает вертикальный вид сбоку фена 1, который содержит корпус 2, имеющий впускное отверстие 3 для входа воздуха в корпус 2. Фен дополнительно содержит выпускное отверстие 4, через которое воздух может быть выпущен из фена 1. Корпус 2 дополнительно содержит ручку 5, на которой предусмотрены несколько переключателей 6. Переключатели 6 используются для управления феном 1, и могут включать, например, переключатель «включено-выключено», переключатель скоростей и переключатель для регулирования температуры. Внутри корпуса 2 предусмотрен приводной двигатель, который приводит в действие вентилятор или воздуходувку, которая ускоряет проход воздуха, который поступил в корпус 2 через впускное отверстие 3, по направлению к выпускному отверстию 4 и через нагреватель (непоказанный), который нагревает воздух, если это требуется. В примере по фиг.1 приводной двигатель представляет собой электродвигатель, питание на который подается посредством использования сети электроснабжения, но также возможен фен с питанием от аккумуляторной батареи.
Кроме того, фиг.1 схематически показывает посредством стрелок 10 то, каким образом горячая воздушная струя выпускается из выпускного отверстия 4 фена 1. Воздушная струя имеет по существу коническое сечение, показанной штрихпунктирными граничными линиями 11. Поперечное сечение воздушной струи увеличивается вдоль продольного направления или центральной оси Х корпуса 2, показанной штрихпунктирной линией, вследствие взаимодействия с окружающим воздухом, вызывающего замедление воздушной струи и вовлечение окружающего воздуха в воздушную струю. Показано поперечное сечение А-А воздушной струи на определенном расстоянии от выпускного отверстия 4 фена 1. Слева от поперечного сечения А-А на фиг.1 показаны два профиля температур, соответственно профиль I температур и профиль II температур, которые показывают распределение температур в поперечном сечении А-А в двух разных ситуациях. Профиль II температур будет рассмотрен позднее более подробно вместе с рассмотрением фиг.2-4.
Профиль I температур представляет собой типовой профиль температур, получаемый для обычного фена. Подобный фен содержит выпускной элемент, который может быть полностью открыт по направлению к окружающей среде, но часто выполнен с решеткой для воспрепятствования легкому доступу к рабочим элементам фена снаружи. Вдоль центральной оси показана температура Т воздушной струи в поперечном сечении А-А (температура показана не в масштабе, см. фиг.4, на которой показан пример, показывающий температуры). Если смотреть только на профиль I температур, можно видеть, что профиль I представляет собой очень четкий профиль, который показывает величину Max1 глобального максимума, величину Min2 локального минимума, находящегося на центральной оси Х, и минимальную величину Min1, которую можно обнаружить на граничной линии 11 конуса. На практике это означает, что пользователь, использующий обычный фен, будет ощущать так называемые «горячие» точки в воздушной струе, которая вытесняется из фена.
Во время использования пользователь будет ощущать температуру воздушной струи и, в частности, эти «горячие» точки, поскольку они представляют собой самые горячие зоны в воздушной струе. Вследствие аспектов, связанных с комфортом пользователя, требованиями при розничной продаже и соображениями безопасности, максимальная температура воздушной струи ограничена, например, максимумом, составляющим 100ºС. Следовательно, в случае профиля I температур данный максимум представляет собой величину Max1. Это означает, что количество тепла, подаваемого нагревателем воздушной струе, ограничено величиной Max1, и, следовательно, также вследствие «горячих» точек обеспечивается сушка, далекая от оптимальной.
Другая проблема, связанная с обычным феном, состоит в том, количество тепла, которое может быть передано воздушной струе, ограничено возникновением «горячих» точек. Помимо ранее упомянутой проблемы, связанной с материалами, характеризующими ближайший предшествующий уровень техники и могущими опорочить новизну изобретения, дополнительная проблема возникновения «горячих» точек в более традиционных фенах также решается посредством настоящего изобретения, поскольку авторы изобретения осознали, что посредством перемешивания воздушной струи при ее вытеснении из фена перемешивание, которое будет происходить, обеспечит выравнивание распределения температур и, следовательно, уменьшение или даже устранение возникновения «горячих» точек.
Это показано посредством профиля II температур, при этом можно видеть, что получен более ровный профиль температур. Это будет разъяснено более подробно со ссылкой на фиг.2-4.
Фиг.2 показывает в сечении выпускное отверстие 4 фена 1 по фиг.1. Как показано стрелками 12, воздушная струя проходит через корпус 2. С выпускным отверстием 4 соединена насадка 20, которая содержит соединительное средство 21, в дальнейшем называемое соединительной рамкой 21, которое выполнено с фланцем 22 и уступом 23, который примыкает к внутренней поверхности 24 выпускного отверстия 4. Уступ 23 может быть выполнен с кольцевой канавкой 25. Кроме того, насадка содержит средство для направления потока, обозначенное в целом ссылочной позицией 30. Средство 30 для направления потока содержит некоторое количество лопастей 31 для направления потока, которые простираются в радиальном направлении внутрь в пределах внутренней окружной периферии соединительной рамки 21. В частности, лопасти 31 для направления потока могут рассматриваться как проходящие в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности корпуса 2. В примере по фиг.2 соединительная рамка 21 имеет круглое поперечное сечение. Тем не менее, также возможны другие поперечные сечения, зависящие от специфической конструкции выпускного отверстия 4 фена 1.
Лопасти 31 для направления потока неподвижно закреплены в соединительной рамке 31, которая, в свою очередь, неподвижно присоединена к выпускному отверстию 4, и имеют статическую поверхность 32 для направления потока, предназначенную для направления воздушной струи. Поверхность 32 для направления потока, по меньшей мере частично, наклонена относительно центральной оси В соединительной рамки 21. Как можно видеть на фиг.2, воздушная струя, показанная стрелками 12, проходит через насадку 20 под воздействием непоказанного вентилятора, и воздушной струе сообщается тангенциальная составляющая скорости в дополнение к продольной или основной скорости, как показано стрелками 13 и 13', при этом стрелки 13, изображенные сплошными линиями, показывают направление потока в верхней половине насадки, и стрелки 13', изображенные штриховыми линиями, показывают направление потока в нижней половине насадки. Будет понятно, что таким образом вращательное движение сообщается воздушной струе, которая вытесняется из фена 1.
Вертикальный вид спереди насадки 20, изображенной отдельно, показан на фиг.3А, при этом стрелкой 14 также показано, как вращается воздушная струя, вытесняемая из фена.
Как показано на фиг.3В, лопасти 31 для направления потока предпочтительно спирально закручены вдоль их соответствующей продольной оси h, которая показана на фиг.3В только для одной лопасти 31а для направления потока, так, что часть 33 поверхности 32 для направления потока по существу параллельна центральной оси В соединительной рамки 21 и часть 34 поверхности 32 для направления потока по существу перпендикулярна центральной оси В соединительной рамки 21. В частности, поверхность 32 для направления потока по существу перпендикулярна центральной оси В соединительной рамки 21 рядом с соединительной рамкой 21 или, другими словами, рядом с дистальным концом лопастей 31 для направления потока. Это более четко показано на фиг.3В. Эффект этого будет заключаться в том, что зона, в которой были обнаружены «горячие» точки, то есть максимальная температура Max1, будут подвергаться большему перемешивающему воздействию.
Выравнивающее воздействие насадки 20 и тангенциальная составляющая скорости, которая добавляется к струе нагретого воздуха, вытесняемого из фена, могут быть изучены более подробно из фиг.4.
Фиг.4 показывает распределение температур в поперечном сечении А-А на фиг.1, при этом верхняя схема показывает распределение температур, которое соответствует профилю I температур, и при этом нижняя схема показывает распределение температур, которое соответствует профилю II температур, то есть фену, снабженному насадкой в соответствии с настоящим изобретением. Как можно ясно увидеть, в ситуации с установленной насадкой по изобретению температура воздушной струи варьируется между 50 и 70ºС, в то время как фен без насадки имеет профиль температур с температурами в интервале от 30 до 100ºС, при этом в обоих случаях количество тепла, передаваемое нагревателем фена, сохранялось одинаковым.
В вышеприведенных примерах лопасти 31 для направления потока показаны равномерно распределенными, и они все имеют одинаковую или, по меньшей мере, аналогичную конструкцию. Однако настоящее изобретение не ограничено этим. В частности, существует возможность того, что лопасти 31 для направления потока будут распределены неравномерно, что может способствовать повышению степени турбулентности потока воздуха, который вытесняется через выпускное отверстие 4 фена 1. Кроме того, также существует возможность того, что конструкция лопастей 31 для направления потока будет различаться для разных отдельных лопастей для направления потока. Эта также может способствовать повышению степени турбулентности воздушного потока, который вытесняется через выпускное отверстие 4 фена 1.
Выше настоящее изобретение было описано посредством насадки для фена, при этом насадка содержит средство для направления потока, которое воплощает в себе разные аспекты настоящего изобретения.
Однако настоящее изобретение не ограничено примером насадки, но в равной степени применимо для фена, содержащего корпус, при этом корпус содержит средство для направления потока, которое реализует ту же идею изобретения, что и средство для направления потока во всех вариантах его осуществления, которое представляет собой часть насадки, подобной описанной выше, и, следовательно, имеет те же преимущества. Данный вариант осуществления настоящего изобретения не показан дополнительно на чертежах, чтобы избежать ненужного повторения, но специалисту в данной области техники будет понятно, как выполнить корпус со средством для направления потока в соответствии с изобретением, например, посредством литья под давлением в том случае, если корпус изготовлен из пластика.
Кроме того, следует отметить, что насадка необязательно должна быть выполнена с соединительной рамкой. Также существует возможность того, что лопасти для направления потока могут быть присоединены каким-либо образом к внутренней поверхности корпуса, например, посредством окружной канавки, в которой размещается дистальный конец (часть дистального конца) лопастей для направления потока.
Несмотря на то, что были показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что могут быть выполнены различные модификации и изменения, отличные от тех, которые были специально упомянуты выше, без отхода от объема изобретения.