ПАРОВОЙ УТЮГ С УСТРОЙСТВОМ ТЕРМОМОСТА
STEAM IRON WITH THERMAL BRIDGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к паровому утюгу и системе парового утюга, содержащей такой паровой утюг.
Изобретение имеет несколько применений в области ухода за одеждой.
Предпосылки изобретения
Известны паровые утюги, которые включают в себя парогенератор и гладильную пластину, соединенную с парогенератором, и которая контактирует с одеждой, подлежащей глажки. Пар, генерируемый в парогенераторе, выходит на одежду через отверстия в гладильной пластине. Такие утюги содержат контроллер, например, электронные схемы управления, для управления работой парогенератора в пределах диапазона температур глажения для генерации пара. Гладильная пластина пассивно нагревается за счет передачи тепла от парогенератора в областях контакта между парогенератором и гладильной пластиной. Электронные схемы управления поддерживают работу парогенератора и термически соединенную гладильную пластину в диапазоне температур глажения.
Парогенераторы в таких известных паровых утюгах включают в себя нагревательный элемент. При некоторых условиях тепловая энергия в парогенераторе может вызывать нагрев гладильной пластины до температуры, превышающей верхний предел диапазона температур глажения, при котором одежда в точках контакта с гладильной пластиной может повреждаться. Такой перегрев также может образовывать горячие пятна на гладильной пластине рядом с областями, где парогенератор соединен с гладильной пластиной.
WO 2016/030175 A1 раскрывает паровой утюг, который содержит парогенератор, содержащий основной корпус, включающий в себя электрический нагревательный элемент для нагрева парогенератора и гладильную пластину, соединенную с парогенератором через тепловую связь и выполненную с возможностью пассивного нагрева за счет передачи тепла от парогенератора через тепловую связь. Тепловая связь между парогенератором и гладильной пластиной включает в себя тепловой канал, образованный фланцем парогенератора, причем фланец находится в контакте с гладильной пластиной и расположен на расстоянии от основного корпуса парогенератора, причем фланец также выполнен с возможностью расположения на расстоянии основного корпуса парогенератора от гладильной пластины для ограничения передачи тепла от основного корпуса парогенератора гладильной пластины.
WO 2016/030175 A1 раскрывает паровой утюг, который содержит парогенератор, содержащий основной корпус, включающий в себя электрический нагревательный элемент для нагрева парогенератора и гладильную пластину, соединенную с парогенератором через тепловую связь и выполненную с возможностью пассивного нагрева за счет передачи тепла от парогенератора через тепловую связь. Тепловая связь между парогенератором и гладильной пластиной включает в себя тепловой канал, образованный фланцем парогенератора, причем фланец наодится в контакте с гладильной пластиной и расположен на расстоянии от основного корпуса парогенератора, причем фланец также выполнен с возможностью расположения на расстоянии основного корпуса парогенератора от гладильной пластины для ограничения передачи тепла от основного корпуса парогенератора гладильной пластины. Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание парового утюга, который, по существу, предотвращает или уменьшает вышеупомянутые проблемы.
Изобретение определено независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют преимущественные варианты осуществления.
В соответствии с настоящим изобретением описан паровой утюг для глажки одежды. Паровой утюг содержит парогенератор, содержащий основной корпус, и нагревательный элемент для нагрева основного корпуса. Паровой утюг также содержит гладильную пластину. Паровой утюг также содержит устройство термомоста, проходящее между основным корпусом и областью тепловой связи гладильной пластины для нагрева гладильной пластины за счет передачи тепла от основного корпуса. Устройство термомоста содержит первый участок, проходящий в первом направлении от области тепловой связи, и второй участок, проходящий во втором направлении к области тепловой связи.
Устройство термомоста увеличивает совокупную длину теплового канала между основным корпусом и областью тепловой связи с гладильной пластиной, поскольку тепло должно сначала пройти в первом направлении по первому участку устройства термомоста и затем во втором направлении по второму участку устройства термомоста. Увеличенная совокупная длина канала передачи тепла между основным корпусом и гладильной пластиной ограничивает скорость передачи тепла от парогенератора гладильной пластине и, таким образом, уменьшает температуру гладильной пластины для заданной температуры парогенератора. Это является предпочтительным, поскольку это обеспечивает относительно высокую температуру парогенератора для способствования повышения эффективности при поддержании более низкой температуры гладильной температуры с целью предотвращения повреждения одежды при контакте с гладильной пластиной. Кроме того, повышенная температура парогенератора приводит к повышенной возможности регулировки более высокой скорости генерации пара, когда вода сначала подана в парогенератор, для обеспечения парового удара.
Кроме того, ограниченная скорость передачи тепла устройства термомоста предотвращает любые большие колебания температуры основного корпуса парогенератора от вызывания больших колебаний температуры в гладильной пластине, например, из-за воды, наливаемой в парогенератор для генерации пара. Следовательно, устройство термомоста выполняет функцию теплового «демпфера» для обеспечения поддержания более постоянной температуры гладильной пластины.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения будут описаны только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых
фиг.1 - схематичный вид сбоку парового утюга в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.2 - схематичный вид в разрезе части парового утюга на фиг.1;
фиг.3 - блок-схема, схематически представляющая контроллер парового утюга на фиг.1;
фиг.4 - зависимость температуры от времени, схематически иллюстрирующая работу управления, осуществляемую контроллером на фиг.3;
фиг.5 - схематичный вид в разрезе парового утюга в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
фиг.6 - схематичный вид в разрезе парового утюга в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
фиг.7 - схематичный вид в разрезе парового утюга в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
фиг.8A-8B - схематичные виды сбоку первой системы парового утюга в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.9 - схематичный вид сбоку второй системы парового утюга в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Фиг.1 - схематичный вид сбоку парового утюга 10 для глажки одежды в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Паровой утюг 10 содержит гладильную пластину 13. Для ясности другие элементы изобретения будут показаны на фиг.2-5-6-7, показывающих частичный вид в разрезе парового утюга 10 по плоскости X-X.
Фиг.2 - схематичный вид в разрезе части парового утюга на фиг.1. Паровой утюг 10 содержит парогенератор 11, который содержит основной корпус 11A и нагревательный элемент 12 для нагрева основного корпуса 11A. Паровой утюг 10 содержит устройство 14 термомоста, проходящее между основным корпусом 11A и областью 15 тепловой связи гладильной пластины 13, для нагрева гладильной пластины 13 за счет передачи тепла от основного корпуса 11A. Устройство 14 термомоста содержит первый участок 16, проходящий в первом направлении (показанном стрелкой A) от области 15 тепловой связи, и второй участок 17, проходящий во втором направлении (показанном стрелкой B) к области 15 тепловой связи.
Как будет описано в нижеследующем, следует отметить, что помимо содержания первого участка 16 и второго участка 17 устройство 14 термомоста может также содержать дополнительные участки, проходящие или от области A тепловой связи и/или к области A тепловой связи.
Нагревательный элемент 12 приводится в действие для нагрева основного корпуса 11A парогенератора 11 для генерации пара. Кроме того, тепло передается от нагретого основного корпуса 11A гладильной пластине 13 через устройство 14 термомоста таким образом, что гладильная пластина 13 пассивно нагревается (т.е., гладильная пластина 13 не содержит отдельный нагревательный элемент). Например, нагревательный элемент 12 является сопротивлением, не предназначенным для соединения с источником электропитания. Например, основной корпус 11A парогенератора 11 является пластиной.
Устройство 14 термомоста образует непрямой тепловой канал между основным корпусом 11A и гладильной пластиной 13 для пассивного нагрева гладильной пластины 13 за счет передачи тепла от основного корпуса 11A.
Устройство 14 термомоста увеличивает совокупную длину (показанную сплошной линией L1 на фиг.2) термомоста между основным корпусом 11A и областью 15 тепловой связи с гладильной пластиной 13, поскольку тепло проходит в первом направлении A по первому участку 16 устройства 14 термомоста и во втором направлении B по второму участку 17 устройства 14 термомоста. Увеличенная совокупная длина L1 канала передачи тепла между основным корпусом 11A и гладильной пластиной 13 ограничивает скорость передачи тепла гладильной пластине 13 и, таким образом, ограничивает температуру гладильной пластины 13 по сравнению с температурой основного корпуса 11A. Это является предпочтительным, поскольку наличие относительно высокой температуры парогенератора 11 обеспечивает поддержание способности генерации пара парогенератором 11 и наличие более низкой температуры для гладильной пластины 13, что предотвращает повреждение одежды при контакте с гладильной пластиной 13 во время глажки.
Уменьшение области тепловой связи устройства 14 термомоста увеличивает тепловое сопротивление устройства 14 термомоста и, таким образом, уменьшает скорость передачи тепла от основного корпуса 11A гладильной пластине 13.
Паровой утюг 10 настоящего изобретения обеспечивает уменьшение скорости передачи тепла от основного корпуса 11A гладильной пластине 13 путем увеличения совокупной длины L1 теплового канала между основным корпусом 11A и гладильной пластиной 13. Основной корпус 11A и устройство 14 термомоста могут быть выполнены как одно целое и, например, могут быть отлиты вместе. Основной корпус 11A и устройство 14 термомоста могут быть выполнены из металла, например, алюминия или чугуна.
Предпочтительно, как показано на фиг.2, первое направление (A) первого участка 16 проходит от гладильной пластины (13).
Первое направление A и/или второе направление B могут быть перпендикулярны к гладящей поверхности гладильной пластины 13. Таким образом, первый участок 16 и/или второй участок 17 устройства 14 термомоста могут проходить, по существу, перпендикулярно к гладящей поверхности гладильной пластины 13, как показано на фиг.2.
В одном варианте осуществления устройство 14 термомоста проходит во втором направлении B на расстояние, большее чем в первом направлении A, как показано на фиг.2. Например, это может быть достигнуто за счет наличия второго участка 17 в два раза более длинного первого участка 16.
Предпочтительно, первый участок 16 и второй участок 17 образуют тепловой канал, имеющий совокупную длину L1, по меньшей мере, в 1,5 раза большую расстояния D1 между основным корпусом 11A и областью 15 тепловой связи.
Предпочтительно, первый участок 16 и второй участок 17 образуют тепловой канал, имеющий среднюю совокупную длину L1, которая составляет, по меньшей мере, 10 мм. Под термином «средний» понимают то, что рассматривается среднее значение совокупной длины, которая измерена относительно средней точки по длине теплового канала через всю область тепловой связи.
Предпочтительно, нагревательный элемент 12 выполнен с возможностью нагрева основного корпуса 11A до температуры 160-300°C. При таких условиях устройство 14 термомоста предпочтительно имеет коэффициент теплопередачи и среднюю область (A) в области 15 тепловой связи, так что гладильная пластина 13 имеет температуру 70-210°C. В случае если устройство 14 термомоста проходит через периферийный участок парового утюга, область 15 тепловой связи может также проходить через периферийный участок, и средняя область (A) в области 15 тепловой связи соответствует совокупной области через этот периферийный участок.
Следовательно, коэффициент теплопередачи и область тепловой связи устройства 14 термомоста обеспечивают нагрев основного корпуса 11A парогенератора 11 до относительно высокой температуры, например, 300°C без превышения температуры гладильной пластины 13, например, 210°C, что иначе повредило бы одежду при контакте с гладильной пластиной 13. Это является предпочтительным, поскольку относительно высокая температура основного корпуса 11A означает то, что поверхность парогенератора может способствовать передачи большого количества энергии для поддержания эффективности генерации пара. Кроме того, более низкая температура гладильной пластины 13 предотвращает повреждение одежды при контакте с гладильной пластиной 13. Кроме того, относительно высокая температура парогенератора 11 приводит к повышенной возможности регулирования более высокой скорости генерации пара, когда воду сначала подали в парогенератор 11.
Предпочтительно, область 15 тепловой связи имеет толщину d 1-3 мм. Предпочтительно, область 15 тепловой связи является плоским участком. Устройство 14 термомоста может проходить от периметра основного корпуса 11A парогенератора 11. Устройство 14 термомоста может проходить от, по меньшей мере, 75% периметра основного корпуса 11A, так что устройство 14 термомоста проходит около, по меньшей мере, 75% периферии основного корпуса 11A. В одном таком варианте осуществления устройство 14 термомоста выполнено из алюминия. В другом варианте осуществления устройство 14 термомоста проходит от всех периферийных кромок основного корпуса 11A.
Коэффициент теплопередачи устройства 14 термомоста зависит от длины L1 устройства 14 термомоста и удельной теплопроводности материала (например, алюминия) устройства 14 термомоста. Следовательно, для достижения необходимого термоуправления эти свойства могут быть выбраны таким образом, что если основной корпус 11A парогенератора 11 нагрет до 160-300°C, температура гладильной пластины 13 имеет температуру 70-210°C.
Например, необходимый коэффициент теплопередачи и область A тепловой связи устройства 14 термомоста могут выбираться после последующих проверок или моделирований, выполняемых специалистом, например, путем изменения длины L1 и области A тепловой связи (результат толщины контактной стенки и контактного периметра) устройства 14 термомоста, пока не будет достигнута передача тепла таким образом, что энергия, передаваемая от основного корпуса 11A, температура которого составляет 160-300°C, гладильной пластине 13, поддерживает ее температуру 70-210°C. Эти проверки или моделирования могут осуществляться за счет последующих экспериментов, например, путем нагрева основного корпуса 11A до 300°C и измерения температуры гладильной пластины 13. В качестве альтернативы, коэффициент теплопередачи и область тепловой связи могут быть рассчитаны в соответствии с нижеследующим уравнением 1:
Q=AU (T1 - T2)
[Уравнение 1]
Где
Q (в Вт) -скорость передачи тепла от парогенератора 11 гладильной пластине 13;
A (в м2) -совокупная область передачи тепла устройства 14 термомоста (в зависимости от периметра и ширины устройства 14 термомоста);
U (в Вт/м2К) - коэффициент теплопередачи устройства 14 термомоста, который является результатом k (в Вт/мК), удельной теплопроводности материала, используемого для изготовления парогенератора, свойства материала, по длине L1, длины (в м) устройства 14 термомоста;
T1 - рабочая температура (K/°C) основного корпуса 11A;
T2 - рабочая температура (K/°C) гладильной пластины 13.
Уравнение 1 показывает, что температура T2 гладильной пластины 13 для заданной температуры T1 основного корпуса 11A зависит от коэффициент U теплопередачи устройства 14 термомоста и области A тепловой связи (в направлении, перпендикулярном к тепловому потоку) устройства 14 термомоста.
Например, если выбран алюминий для парогенератора и устройства термомоста (значение k для алюминия составляет 205 Вт/мК), подача энергии, необходимая для поддержания температуры гладильной пластины для бытового парового утюга, например, ~300Вт, для парогенератора, работающего при 235°C для обеспечения работы его гладильной пластины при 145°C, длина L1 устройства 14 термомоста должна быть ~36 мм с областью A тепловой связи около 600 мм2, которая достигнута путем размещения контакта толщиной d ~1,2 мм в области связи по периферии основного корпуса 11A. Путем выбора параметров L1 и A, может быть определена желаемая скорость теплопередачи.
В другом примере путем выбора другого материала для парогенератора и устройства термомоста, этот материал, имеющий значение k 96 Вт/мК, длина L1 устройства термомоста может быть выбрана со значением около 17 мм для того же условия теплопередачи, что и в предыдущем примере, причем остальные параметры остаются такими же, что и в предыдущем примере.
Первый участок 16 может быть соединен со вторым участком 17 с помощью промежуточного участка 18, который обеспечивает изменение направления этих двух участков.
Устройство 14 термомоста в соответствии с изобретением имеет обычно U-образую форму, если смотреть в поперечном сечении. В качестве альтернативы, устройство термомоста обычно может быть V-образной формы, если смотреть в поперечном сечении.
Область 15 тепловой связи может содержать выступ 13A гладильной пластины 13, которая проходит к концу второго участка 17 устройства 14 термомоста.
Предпочтительно, основной корпус 11A и гладильная пластина 13 обращены друг к другу, и, причем воздушный зазор 19 образован между основным корпусом 11A и гладильной пластиной 13. Воздушный зазор 19 теплоизолирует обращенные друг к другу участки основного корпуса 11A и гладильной пластины 13 и, таким образом, уменьшает температуру гладильной пластины 13. Обращенные друг к другу участки основного корпуса и гладильной пластины могут содержать большие поверхности основного корпуса и гладильной пластины. Гладильная пластина 13, таким образом, в основном нагревается основным корпусом 11A через устройство термомоста.
В одном варианте осуществления паровой утюг 10 дополнительно содержит контроллер 20 (не показан) для управления работой парового утюга 10. В одном таком варианте осуществления контроллер 20 выполнен с возможностью осуществления работы первичного нагрева после начального нагрева парового утюга 10 и осуществления работы вторичного нагрева во время последующей работы парового утюга 10. Работа первичного нагрева включает в себя нагрев парогенератора 11 в диапазоне более высоких температур по сравнению с работой вторичного нагрева.
Дополнительно, работа первичного нагрева включает в себя нагрев основного корпуса 11A до гораздо более высокой температуры, например, 240°C по сравнению с температурой, необходимой для гладильной пластины, например, 150°C. Дополнительно, работа вторичного нагрева включает в себя нагрев основного корпуса 11A до менее высокой температуры, например, 170°C по сравнению с температурой, необходимой для гладильной пластины.
Работа первичного нагрева может осуществляться после начального включения нагревательного элемента 12. Нагрев основного корпуса 11A до повышенной температуры для обеспечения работы первичного нагрева во время пуска обеспечивает более быструю передачу тепла гладильной пластине 13 и, таким образом, более короткое время готовности утюга. Устройство 14 термомоста обеспечивает то, что гладильная пластина 13 не перегревается при осуществлении работы первичного нагрева. После уменьшения температуры парогенератора 11 до, но не выше требуемой рабочей температуры гладильной пластины 13, в то время как температура гладильной пластины поднимается от начального низкого уровня, контроллер 20 осуществляет работу вторичного нагрева, так что парогенератор 11 затем работает при более низкой рабочей температуре. Например, требуемая рабочая температура гладильной пластины 13 может составлять около 150°C, начальная температура которой составляет 105°C, и рабочая температура парогенератора 11 для работы первичного нагрева может составлять около 240°C, и второй работы нагрева может составлять около 170°C.
Основной корпус 11A и устройство 14 термомоста могут быть выполнены как одно целое, и устройство 14 термомоста примыкает к области 15 тепловой связи гладильной пластины 13. В альтернативном варианте осуществления устройство 14 термомоста выполнено как одно целое с областью 15 тепловой связи гладильной пластины 13 и примыкает к основному корпусу 11A без выполнения как одно целое с основным корпусом 11A. В еще одном варианте осуществления устройство 14 термомоста выполнено как одно целое как с основным корпусом 11A, так и с областью 15 тепловой связи гладильной пластины 13.
В вышеописанных вариантах осуществления устройство 14 термомоста выполнено таким образом, что первый участок 16 и второй участок 17 проходят, по существу, параллельно или перпендикулярно к гладящей поверхности гладильной пластины 13. Однако, следует понимать, что другие конструкции устройства 14 термомоста также предназначены для нахождения в пределах объема изобретения, и, например, и первый участок 16 и второй участок 16 могут проходить под углом к гладящей поверхности, которые не является ни параллельными, ни перпендикулярными.
Фиг.3 - блок-схема, схематично представляющая пример конфигурации контроллера 20.
Дополнительно, контроллер 20 содержит процессор 21 и память 22. Память может хранить ряд управляемых параметров для управления работой парового утюга 10, таких как пороговые температуры для гладильной пластины 13 и/или парогенератора 11.
Дополнительно, паровой утюг 10 содержит датчик 23 температуры, например, термоэлектрический элемент или терморезистор, который измеряет температуру парогенератора 11. Контроллер 20 может быть соединен с датчиком 23 температуры для приема сигналов, относящихся к температуре парогенератора 11. Контроллер 20 может быть соединен с нагревательным элементом 12 парогенератора 11 для управления работой нагревательного элемента 12 в соответствии со схемой регулирования, описанной выше.
Дополнительно, паровой утюг 10 дополнительно содержит датчик температуры (не показан), например, терморезистор или термоэлектрический элемент, выполненный с возможностью измерения температуры гладильной пластины 13, и контроллер 20 соединен с упомянутым датчиком температуры для приема сигналов, относящихся к температуре гладильной пластины 13.
Фиг.4 - зависимость температуры от времени, схематически иллюстрирующая пример работы управления контроллера 20.
Линия (i) показывает температуру парогенератора 11.
Линия (ii) показывает температуру гладильной пластины 13.
Вершина (a) линии (i) представляет нагревание парогенератора 11 во время работы первичного нагрева, например, до 240°C.
Впадина (b) линии (i) представляет охлаждение парогенератора 11 до температуры, например, 155°C.
Вершина (c) линии (i) представляет нагревание парогенератора 11 во время работы вторичного нагрева до 170°C.
На фиг.5 изображен паровой утюг 10 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Паровой утюг 10 на фиг.5 подобен паровому утюгу 10, описанному выше относительно фиг.2. Отличие состоит в том, что устройство 14 термомоста на фиг.5 имеет другую конструкцию.
Устройство 14 термомоста содержит первый участок 16, проходящий в первом направлении (показанном стрелкой ʹAʹ) от области 15 тепловой связи, и второй участок 17, проходящий во втором направлении (показанном стрелкой ʹBʹ) к области 15 тепловой связи.
Первый участок 16 проходит от основного корпуса 11A в первом направлении A, по существу, параллельном гладящей поверхности гладильной пластины 13. Второй участок 17 проходит во втором направлении B, по существу, параллельном гладящей поверхности гладильной пластины 13, но в направлении, противоположном первому направлению A. Например, как показано, устройство 14 термомоста проходит в первом направлении A на расстояние, большее чем во втором направлении B, как показано на фиг.5.
На фиг.6 изображен паровой утюг 10 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Паровой утюг 10 подобен паровому утюгу 10, описанному выше относительно фиг.5. Отличие состоит в том, что устройство 14 термомоста имеет другую конструкцию.
Устройство 14 термомоста содержит первый участок 16, проходящий в первом направлении (показанном стрелкой ʹAʹ) от области 15 тепловой связи, и второй участок 17, проходящий во втором направлении (показанном стрелкой ʹBʹ) к области 15 тепловой связи. Дополнительно, устройство 14 термомоста содержит третий участок 16A, проходящий в третьем направлении (показанном стрелкой ʹCʹ) от области 15 тепловой связи. Третий участок 16A проходит вверх от основного корпуса 11A и имеет, например, толщину, относительно большую (например, в 2-5 раз) по сравнению с толщиной первого и второго участков.
На фиг.7 изображен паровой утюг 10 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.
Паровой утюг 10 подобен паровому утюгу 10, описанному выше. Отличие состоит в том, что устройство 14 термомоста на фиг.7 имеет другую конструкцию.
Устройство 14 термомоста содержит первый участок 16, проходящий в первом направлении (показанном стрелкой ʹAʹ) от области 15 тепловой связи, и второй участок 17, проходящий во втором направлении (показанном стрелкой ʹBʹ) к области 15 тепловой связи. Дополнительно, устройство 14 термомоста содержит третий участок 16B, проходящий в четвертом направлении (показанном стрелкой ʹDʹ) к области 15 тепловой связи. Третий участок 16B проходит вниз от основного корпуса 11A.
Дополнительно, масса парогенератора 11 больше приблизительно 300 г и, предпочтительно, больше приблизительно 450 г. Предпочтительно, масса парогенератора 11 составляет, по меньшей мере, 500 г. В некоторых вариантах осуществления парогенератор 11 выполнен из алюминия и может быть отлит.
Дополнительно, масса гладильной пластины 13 меньше, чем около 250 г. Предпочтительно, масса гладильной пластины 13 меньше 150 г. В некоторых вариантах осуществления гладильная пластина выполнена из алюминия и может быть отлита.
Предпочтительно, и парогенератор 11 и гладильная пластина 13 имеют теплоемкость, и отношение теплоемкости парогенератора 11 к теплоемкости гладильной пластины 13 составляет 3:1-4:1.
Большая теплоемкость парогенератора означает то, что парогенератор может сохранять больше тепловой энергии, и, следовательно, больше тепловой энергии может быть использовано для превращения воды в пар, чем, если бы вода только непосредственно нагревалась нагревательным элементом, или если бы теплоемкость парогенератора была меньше. Таким образом, большая теплоемкость парогенератора обеспечивает повышенную скорость образования пара, поскольку увеличенная норма воды может подаваться в парогенератор и превращаться в пар. Кроме того, большая теплоемкость парогенератора означает то, что парогенератор находится выше температуры, требуемой для генерации пара в течение относительно длительного периода времени, поскольку больше тепловой энергии сохранено в парогенераторе. Таким образом, паровой утюг может использоваться без включения нагревательного элемента в течение относительно длительного периода времени, что особенно является предпочтительным, если паровой утюг является бесшнуровым. Меньшая теплоемкость гладильной пластины означает то, что гладильная пластина нагревается в пределах заданного диапазона температур относительно быстро и, кроме того, означает то, что если температура гладильной пластины уменьшается, например, вследствие контакта с более холодной одеждой, гладильная пластина может повторно нагреваться в пределах заданного диапазона температур относительно быстро за счет передачи тепла от парогенератора через устройство термомоста.
Относительно высокая теплоемкость парогенератора 11 означает то, что парогенератор 11 может находиться выше температуры, необходимой для эффективной генерации пара, например, 100°C или 105°C в течение относительно длительного периода времени. Таким образом, паровой утюг 10 может использоваться без включения нагревательного элемента 12 в течение относительно длительного периода времени. Например, если паровой утюг 10 является бесшнуровым паровым утюгом 10 (т.е., без вмонтированного электропитания для приведения в действие нагревательного элемента), тогда он может использоваться в течение боле длительного периода времени без повторного соединения с источником питания. Относительно небольшая теплоемкость гладильной пластины 13 означает то, что гладильная пластина 13 нагревается в пределах заданного диапазона температур относительно быстро и, кроме того, означает то, что если температура гладильной пластины 13 уменьшается, например, вследствие контакта с более холодной одеждой, гладильная пластина 13 может повторно нагреваться в пределах заданного диапазона температур относительно быстро за счет передачи тепла от парогенератора 11.
Уровень сохраненной тепловой энергии в парогенераторе 11 в диапазоне рабочих температур парогенератора 11 (т.е., пока парогенератор 11 находится выше минимальной температуры, необходимой для эффективной генерации пара, например, 105°C) может быть рассчитан в соответствии с нижеследующим уравнением 2:
E=mCp(Tinitial - Tmin)
[Уравнение 2]
Где E - сохраненная тепловая энергия (Дж) в парогенераторе 11, m - масса (кг) парогенератора 11, Cp - удельная теплоемкость (Дж/кгК) материала парогенератора 11, Tinitial - температура (°C) парогенератора 11 после нагрева, и Tmin - минимальная температура (°C) парогенератора 11, необходимая для эффективной генерации пара.
Таким образом, уравнение 2 показывает, что увеличение теплоемкости парогенератора 11, например, путем увеличения его массы m, увеличивает уровень E сохраненной тепловой энергии в парогенераторе 11 в диапазоне рабочих температур парогенератора 11. Кроме того, ограниченная скорость передачи тепла, осуществляемая устройством 14 термомоста, обеспечивает нагрев парогенератора 11 до более высокой температуры Tinitial без превышения температуры гладильной пластины 13, которая бы повредила одежду, что также увеличивает уровень E сохраненной тепловой энергии в парогенераторе 11.
Предпочтительно, теплоемкость парогенератора составляет, по меньшей мере, 450 Дж/К, где J - энергия в Джоулях, и K - температура в градусах Кельвина.
Теплоемкость парогенератора 11 может включать в себя теплоемкость основного корпуса 11A.
Предпочтительно, теплоемкость гладильной пластины (13) составляет менее 150 Дж/К.
Паровой утюг 10 в соответствии с изобретением может соответствовать любому из нижеследующих изделий:
- шнуровому паровому утюгу (т.е., содержащему шнур для соединения с внешним источником питания для подачи электрической энергии на нагревательный элемент 12). Предпочтительно, шнуровой паровой утюг содержит резервуар для воды и, дополнительно, водяной насос для подачи воды из резервуара для воды в парогенератор 11. В качестве альтернативы, шнуровой паровой утюг выполнен с возможностью взаимодействия с зарядной станцией, содержащей резервуар для воды и водяной насос для подачи воды из резервуара для воды в парогенератор 11 через шнур.
- бесшнуровому паровому утюгу (т.е., без шнура для подачи электрической энергии на нагревательный элемент 12). Предпочтительно, бесшнуровой паровой утюг выполнен с возможностью взаимодействия с зарядной станцией, как будет дополнительно изображено на фиг.8A-8B.
На фиг.8A-8B изображена первая система 40 парового утюга в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Система 40 парового утюга содержит систему 10 парового утюга типа, описанного выше относительно фиг.2-5-6-7. Система 40 парового утюга дополнительно содержит зарядную станцию 41 для опоры с возможностью съема парового утюга 10. В одном варианте осуществления пользователь может располагать пятку парового утюга 10 на зарядную станцию 41, когда паровой утюг 10 не используется для глажки одежды. Исходное положение показано на фиг.8A, и отделенное положение показано на фиг.8B.
Дополнительно, нагревательный элемент 12 (не показан) включен, когда паровой утюг 10 опирается на зарядную станцию 41. В одном варианте осуществления и зарядная станция 41 и паровой утюг 10 содержат соединитель (не показан). Соединители могут быть выполнены с возможностью зацепления друг с другом, когда паровой утюг 10 опирается на зарядную станцию 41, для подачи питания на нагревательный элемент 12 и/или контроллер 20. Таким образом, когда пользователь располагает паровой утюг 10 на зарядную станцию 41, питание подается на нагревательный элемент 12, так что нагревательный элемент 12 нагревает основной корпус 11A парогенератора 11 и также пассивно нагревает гладильную пластину 13 через устройство 14 термомоста. Дополнительно, соединители могут содержать охватываемое соединение и охватывающее соединение, например, конструкцию вилки и розетки.
В одном варианте осуществления контроллер 20 (не показан) расположен в зарядной станции 41.
В другом варианте осуществления контроллер 20 (не показан) расположен в паровом утюге 10, но только включается, когда паровой утюг 10 находится на зарядной станции 41. В качестве альтернативы, контроллер 20 включается за счет устройства накопления энергии, например, батареи или емкости, расположенной в паровом утюге 10, когда паровой утюг 10 отсоединен от зарядной станции 41.
В одном варианте осуществления отсутствует активное регулирование температуры нагревательного элемента 12, когда паровой утюг 10 отсоединен от зарядной станции 41.
На фиг.9 изображена вторая система 50 парового утюга в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Система 50 парового утюга содержит систему 10 парового утюга типа, описанного выше относительно фиг.2-5-6-7. Система 50 парового утюга дополнительно содержит базовую станцию 51, взаимодействующую с паровым утюгом 10 через шнур 52.
Базовая станция 51 содержит резервуар 53 для воды и водяной насос 54 для подачи воды из резервуара 53 для воды в парогенератор 11 (не показан) через шнур 52. Нагревательный элемент 12 (не показан) снабжается питанием от базовой станции 51 через шнур 52.
Вышеприведенные варианты осуществления, как описано, являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения технических принципов настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение описано подробно со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что технические принципы настоящего изобретения могут быть изменены или в равной степени заменены без отхода от объема технических принципов настоящего изобретения, которые также будут входить в область охранительного действия формулы изобретения настоящего изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и неопределенный артикль ʺaʺ или ʺanʺ не исключает множество. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничивающие объем.