СУШИЛКА ДЛЯ РУК
HAND DRYER

Настоящее изобретение относится сушилке для рук.
Сушилки для рук часто устанавливают в общественных туалетах в качестве альтернативы бумажным полотенцам.
На рынке предлагаются три главных типа сушилок для рук: сушилки для рук с "горячим воздухом", "высокоскоростные" сушилки для рук и сушилки для рук с "воздушными ножами".
Сушилки для рук с горячим воздухом очень хорошо известны. Они представляют собой машины с заведомо низкой скоростью и небольшим расходом, действие которых основано на нагревании воздуха, чтобы способствовать эффекту сушки испарением с поверхности руки. Примеры включают в себя серию сушилок для рук Model-A, производимых и предлагаемых на рынке компанией World Dryer Corporation, которая показана на фиг. 1. Горячий поток воздуха, как правило, выходит через единственное сопло a, при этом сушащее действие – потирание "руки об руку", требует, чтобы пользователь потирал руки под соплом с целью способствования эффекту сушки испарением.
Высокоскоростные сушилки для рук, как и предполагает их название, используют высокоскоростной поток воздуха (>80 м/с), чтобы обеспечить моментальный сушащий эффект на поверхности рук. Примеры включают в себя сушилку для рук Xlerator, производимую и предлагаемую на рынке компанией Excel Dryer Inc. и сушилку для рук Airforce, производимую компанией World Dryer Corporation. Здесь также поток воздуха, как правило, выходит через единственное относительно большое сопло или группу небольших сопел, и способ использования в некотором роде подобен действию "рука об руку" сушилки для рук с горячим воздухом, при этом руки удерживаются или складываются виде чашки под соплом, чтобы высушить их. Однако вместо испарения большая часть воды на поверхности рук сгоняется или срывается с рук потоком воздуха, имеющим высокую кинетическую энергию. Поток воздуха, как правило, не подогревается, хотя в некоторых случаях для незначительного подогрева потока воздуха может использоваться тепло, рассеиваемое двигателем.
Третий общий тип сушилки для рук – сушилка для рук с воздушными ножами, примерами которой являются серия сушилок для рук Dyson Airblade производства компании Dyson Limited (Великобритания) и серия сушилок для рук Jet Towel производства компании Mitsubishi Electric Corporation.
Сушилки для рук с воздушными ножами используют "воздушный нож" – по сути, лист или завесу стремительно движущегося воздуха, который наталкивается на поверхность руки и при этом механически удаляет воду, счищая или сдувая ее с поверхности руки.
В некоторых моделях сушилки для рук Dyson Airblade, а также в сушилках для рук серии Jet Towel компании Mitsubishi используются два противоположных неподвижных воздушных ножа: по одному для каждой стороны руки пользователя. Руки вставляют между воздушными ножами и затем медленно вытаскивают, чтобы создать эффект необходимого относительного движения рук и воздушных ножей.
В конструкции, использованной компанией Mitsubishi и показанной на фиг. 2, воздушный нож выходит через противолежащие ряды отдельных выпускных отверстий (на фиг. 2 виден только задний ряд b): в данном случае отдельные струи объединяются, чтобы создать ниже по потоку относительно выпускных отверстий воздушный нож.
В конструкции, использованной компанией Dyson, описанной в патенте Великобритании № GB2428569 (далее – GB2428569) и показанной на фиг. 3, воздушные ножи вместо этого выходят через узкие непрерывные щели (на фиг. 1 видна только задняя щель), каждая из которых имеет ширину меньше 1 мм. Щели выполнены эргономичными, с учетом анатомии рук пользователя. Таким образом, передняя щель является прямой, чтобы соответствовать относительно плоским ладоням рук пользователя, а задняя щель c состоит из пары вогнутых участков, чтобы лучше соответствовать немного закругленной тыльной стороне ладони пользователя.
Более поздние модели сушилки для рук Dyson Airblade, одна из которых описана в европейском патенте № EP2744380 (далее – EP2744380) и показана на фиг. 4, обеспечивают одностороннюю сушку воздушным ножом, при этом пользователь за один раз сушит одну сторону руки. Опять же, каждый из воздушных ножей (по одному для каждой руки) выходит через узкую непрерывную щель e шириной меньше 1 мм.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенной сушилки для рук с воздушными ножами, в частности сушилки для рук, имеющей улучшенную конструкцию выпускного отверстия для воздушного ножа.
В настоящем изобретении предлагается сушилка для рук, содержащая сопло с удлиненным выпускным отверстием для воздушного ножа, предназначенным для выпуска воздушного ножа по ширине руки пользователя, удерживаемой плашмя перед выпускным отверстием, чтобы таким образом механически счищать воду с руки по мере продольного перемещения руки относительно воздушного ножа, причем сопло имеет прямолинейный участок, обращенный к ладони или тыльной стороне руки пользователя, и криволинейный огибающий концевой участок, продолжающийся по меньшей мере вокруг части боковой стороны руки пользователя, при этом удлиненное выпускное отверстие для воздушного ножа продолжается вдоль прямолинейного участка сопла и по криволинейному концевому участку сопла.
Выявлено, что геометрия предлагаемого в настоящем изобретении выпускного отверстия для воздушного ножа формирует профиль потока, который нацелен на боковую сторону руки относительно высокоскоростной струей воздуха. Эта высокоскоростная струя воздуха, которая является результатом взаимодействия воздуха, выходящего из прямолинейного участка, с воздухом, выходящим из криволинейного концевого участка, особенно эффективна для сушки области вокруг большого пальца пользователя, которая часто была проблемной областью в известных сушилках для рук с воздушными ножами, даже в таких, как сушилка, описанная в документе GB2428569, в которых используются эргономично сконструированные сопла.
Сопло может включить в себя два криволинейных огибающих концевых участка: по одному на каждом конце прямолинейного участка сопла. При такой конструкции выпускное отверстие может продолжаться по обоим криволинейным концевым участкам сопла. Это улучшает сушку обеих сторон руки пользователя, а не только одной предпочтительной стороны. В любом случае, полная длина сопла, измеренная между криволинейными концами, предпочтительно составляет от 100 до 150 мм, чтобы побуждать пользователя держать пальцы руки вместе, а не в разведенном в стороны состоянии. Таким образом, криволинейные огибающие концевые участки выпускного отверстия и длина прямолинейного участка совместно побуждают пользователя держать пальцы вместе, что способствует дальнейшему сокращению времени сушки.
Радиус кривизны криволинейного(ых) конца(ов) предпочтительно находится в диапазоне 5–50 мм.
Угол, стягиваемый криволинейным(и) концом(ами), предпочтительно находится в диапазоне 45–90°.
В одном из вариантов осуществления изобретения используются два таких выпускных отверстия для воздушного ножа, по одному для каждой руки. Выпускные отверстия для воздушного ножа могут располагаться V-образно, если смотреть на сушилку для рук спереди.
Удлиненное выпускное отверстие может представлять собой непрерывную щель шириной менее 1 мм.
Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи.
На фиг. 1–4 показаны виды в перспективе четырех различных обычных сушилок для рук;
на фиг. 5 – виды в перспективе предлагаемой в настоящем изобретении сушилки для рук;
на фиг. 6 – вид спереди сушилки для рук, показанной на фиг. 5, схематично показывающий некоторые из внутренних компонентов сушилки для рук;
на фиг. 7 – фотографическое изображение предлагаемого в настоящем изобретении выпускного отверстия, иллюстрирующее профиль потока, формируемого выпускным отверстием;
на фиг. 8 – фотографическое изображение обычного сопла для воздушного ножа, иллюстрирующее профиль потока, формируемого соплом;
на фиг. 9 – схематичный вид одного конца предлагаемого в настоящем изобретении выпускного отверстия, иллюстрирующий взаимодействие потока воздуха, выходящего из криволинейного конца выпускного отверстия, и потока воздуха, выходящего из прямолинейного участка выпускного отверстия;
на фиг. 10 – схематичный вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 9, но иллюстрирующий взаимодействие потоков воздуха, выходящих из различных участков криволинейного конца;
на фиг. 11 – схематичный вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 9 и 10, иллюстрирующий взаимодействие потоков воздуха, выходящих из различных участков криволинейного конца, и последующее взаимодействие результирующего потока воздуха с потоком воздуха, выходящим из прямолинейного участка выпускного отверстия;
на фиг. 12 – схематичный вид выпускного отверстия, включающего в себя конец выпускного отверстия, показанный на фиг. 9–11, иллюстрирующий результирующий эффект взаимодействий, проиллюстрированных на фиг. 9–11;
на фиг. 13 – схематичный вид обычного сопла для воздушного ножа, иллюстрирующий схождение потока воздуха в точке, находящейся позади руки пользователя;
1
на фиг. 14 – схематичный вид одного конца предлагаемого в настоящем изобретении выпускного сопла, имеющего фокусное расстояние F;
2
на фиг. 15 – схематичный вид одного конца предлагаемого в настоящем изобретении выпускного сопла, имеющего фокусное расстояние F;
1
на фиг. 16 – схематичный вид одного конца предлагаемого в настоящем изобретении выпускного сопла, у которого криволинейный концевой участок стягивает угол θ; и
2
на фиг. 17 – схематичный вид одного конца предлагаемого в настоящем изобретении выпускного сопла, у которого криволинейный концевой участок стягивает угол θ.
На фиг. 5 показана устанавливаемая на стену сушилка 1 для рук, в данном случае в ее нормальной ориентации на стене. На фиг. 6 весьма схематично показаны основные внутренние компоненты сушилки 1 для рук, при взгляде на сушилку для рук спереди.
Основная конфигурация сушилки 1 для рук подобна конфигурации сушилки для рук, описанной в документе EP2744380. Сушилка 1 для рук имеет основной кожух 3, в котором установлен вентилятор 5 с воздуховодом. В основном кожухе 3 расположен электродвигатель 7 для приведения в действие вентилятора 5, который втягивает воздух через входы 9, расположенные с обеих сторон основного кожуха 3 (на фиг. 5 виден только один вход 9) и выбрасывает его с высокой скоростью (>100 м/с) через два сопла: левое сопло 10 на левой стороне сушилки и правое сопло 12 на правой стороне сушилки.
Каждое сопло имеет соответствующее выпускное отверстие 11, 13, выполненное в нижней стороне сушилки 1. Выпускные отверстия 11, 13 проходят вдоль передней нижней кромки основного кожуха 3 так, что они отстоят от стены.
Каждое из выпускных отверстий 11, 13 представляет собой непрерывную щель шириной менее 1 мм, расположенную таким образом, что она проходит, как правило, в плоскости, параллельной плоскости стены. Поскольку выпускные отверстия 11, 13 являются очень тонкими, осушающий воздух выходит с высокой скоростью в виде тонкого листа или воздушной завесы: так называемого "воздушного ножа".
При использовании сушилки руки помещают вдоль направления вперед-назад под выпускные отверстия 11, 13, при этом воздушные ножи направлены вниз на руки, чтобы "счищать" воду с рук по мере их последующего отвода под выпускными отверстиями 11, 13.
За один раз сушится одна сторона руки, подобно сушилке для рук, описанной в документе EP2744380: сначала пользователь проводит руками вперед и назад под выпускными отверстиями 11, 13 с ладонями, обращенными к выпускным отверстиям ("обычный проход"). Затем, после переворачивания рук, пользователь проводит руками вперед и назад под выпускными отверстиями 11, 13 тыльной стороной ладоней, обращенной к выпускным отверстиям ("обратный проход"). "Обычный проход" и "обратный проход" могут повторяться необходимое количество раз и выполняться в любом порядке.
Для включения электродвигателя 7 в ответ на обнаружение рук пользователя может использоваться обычный датчик (на чертежах не показан). Тот же датчик может использоваться впоследствии для выключения электродвигателя 7 в ответ на обнаружение отсутствия рук, или электродвигатель 7 может также управляться таймером. Использование датчика не является обязательным: сушилка 1 для рук может альтернативно управляться вручную.
Выпускные отверстия 11, 13 для воздушного ножа расположены V-образно, если смотреть на сушилку спереди. Это сделано для того, чтобы сушилка была более удобной в использовании, позволяя пользователю держать руки соответственно как при обычном проходе, так и при обратном проходе таким же образом, как описано в документе EP2744380.
Сушилка для рук отличается от сушилки, описанной в документе EP2744380, геометрическим профилем выпускных отверстий 11, 13 для воздушного ножа.
В сушилке для рук, описанной в документе EP2744380, выпускные отверстия являются прямолинейными. Однако в сушилке 1 для рук выпускные отверстия 11, 13 не являются прямолинейными. Вместо этого каждое из сопел 10, 12 имеет прямолинейный участок 10a, 12a и два криволинейных огибающих концевых участка 10b, 12b, при этом выпускные отверстия 11, 13 аналогично имеют прямолинейный участок 11a, 13a, продолжающийся вдоль прямолинейного участка соответствующего сопла 10, 12, и два криволинейных огибающих концевых участка 11b, 13b, которые продолжаются по соответствующим криволинейным огибающим концевым участкам сопел 10, 12.
Каждый их прямолинейных участков 11a, 13a выпускных отверстий 11, 13 расположен таким образом, чтобы находиться перед ладонью или тыльной стороной ладони соответствующей руки пользователя (в зависимости от того, делает ли пользователь "обычный проход" или "обратный проход"). Криволинейные огибающие концевые участки 11b, 13b выполнены для того, чтобы продолжаться по меньшей мере вокруг части соответствующей боковой стороны руки.
Геометрия каждого выпускного отверстия 11, 13 для воздушного ножа формирует профиль потока, который нацелен на стороны руки относительно высокоскоростной струей воздуха. Это проиллюстрировано на фиг. 7 и 8.
Каждое из изображений, показанных на фиг. 7 и 8, было получено с использованием масляного генератора дыма для продувки дыма через выпускное отверстие. Выпускное отверстие располагалось в темной комнате, а воздух и дым, выходящие из щели, подсвечивались галогенной лампой. Изображение было получено с использованием обычной цифровой камеры.
Изображение на фиг. 7 относится к выпускному отверстию 11. На нем показаны две явно видимых высокоскоростных струи воздуха, обозначенных буквами A и B: каждая из них связана с одним из двух криволинейных концов 11b выпускного отверстия 11. Эти локализованные высокоскоростные области сходятся в центральной области С, находящейся перед выпускным отверстием.
Для сравнения, изображение на фиг. 8 относится к обычному криволинейному соплу, которое анатомически повторяет контур тыльной стороны руки пользователя: такое сопло можно найти в обычной сушилке для рук, описанной в документе GB2428569. Здесь нет никаких явно выраженных локализованных высокоскоростных областей в пределах потока воздуха; наоборот, скорость потока воздуха равномерна, и поток воздуха сходится в единственном фокусе D, определяемом радиусом кривизны сопла.
Считается, что высокоскоростные струи воздуха, наблюдаемые на фиг. 7, формируются по меньшей мере частично локальным взаимодействием потоков воздуха, выходящих из различных участков выпускного отверстия в области криволинейных концов.
На практике взаимодействие является сложным: но оно может быть наглядно представлено в упрощенном виде векторным сложением составляющих потоков воздуха.
Это проиллюстрировано на фиг. 9–12.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
4
3+4
3+4
3
3
2
2
1/2
На фиг. 9–11 показан один и тот же (единственный) криволинейный конец 11b выпускного отверстия 11. На фиг. 9 показан первый поток Aвоздуха, выходящий из криволинейного конца 11b. Этот первый поток A воздуха взаимодействует со вторым потоком Bвоздуха, выходящим из прямолинейного среднего участка в районе криволинейного конца. Эти два потока A и B воздуха объединяются, чтобы создать более высокоскоростной результирующий поток Cвоздуха, где C = (A + B + 2ABCosθ). На фиг. 10 показан поток Aвоздуха, выходящий из первого участка криволинейного конца. Этот поток воздуха затем взаимодействует с потоком Bвоздуха, выходящим из второго участка того же самого криволинейного конца. И в данном случае эти два потока A и B воздуха объединяются, чтобы создать более высокоскоростной результирующий поток Cвоздуха. На фиг. 11 показаны два потока A и A воздуха, выходящие из различных участков криволинейного конца, которые объединяются, чтобы создать поток A воздуха. Поток A воздуха в таком случае взаимодействует с потоком Bвоздуха, выходящим из прямолинейного среднего участка щели, чтобы создать более высокоскоростной результирующий поток Cвоздуха. Конечный результат каждого из этих взаимодействий состоит в создании результирующей, относительно высокоскоростной, локализованной области потока воздуха, которая направлена на стороны руки 15 пользователя, как это показано на фиг. 12. Это отображает высокоскоростную струю воздуха, наблюдаемую на фиг. 7, которая нацелена на стороны рук пользователя.
В отличие от этого, в области прямолинейного участка выпускного отверстия, на удалении от криволинейных концов, поток D воздуха равномерно вытекает прямо и непосредственно на руку 15 пользователя, при этом нет никакого существенного взаимодействия между смежными областями потока D воздуха, которое проиллюстрировано на фиг. 9–11. Соответственно, профиль потока в этой области в целом однороден, и локальные скорости воздуха в целом ниже, чем в высокоскоростных струях воздуха, нацеленных на боковые стороны руки. В итоге геометрия выпускного отверстия 11 создает локальные высокоскоростные области потока воздуха только там, где они требуются, чтобы обеспечить улучшенный осушающий эффект, а не по всему выпускному отверстию 11.
1
n
На фиг. 13 для сравнения показано криволинейное сопло для воздушного ножа, которое имеется в обычной сушилке для рук, описанной в документе GB2428569. Здесь потоки E…E воздуха сходятся к "фокусу" позади руки 15 пользователя, когда рука пользователя 15 находится рядом с соплом. Соответственно, нет никакого взаимодействия между областями воздушного ножа, проиллюстрированного на фиг. 9–12, прежде чем поток воздуха ударит в руку, и, таким образом, отсутствует сфокусированный осушающий эффект на сторонах рук. Это объясняет, почему нет никакой локализованной высокоскоростной струи воздуха, наблюдаемой на фиг. 8. Наоборот, скорость потока воздуха вокруг сопла в целом равномерна в точке воздействия на поверхность руки пользователя.
Скорость потока воздуха, направленного на стороны рук, в выпускном отверстии, показанном на фиг. 13, очевидно, может быть увеличена путем увеличения давления позади щели, но это обязательно увеличит скорость потока воздуха по всей щели, что приведет к энергетическим затратам. Геометрия выпускного отверстия на фиг. 13 не предусматривает формирования профиля потока, включающего в себя высокоскоростные локализованные струи воздуха, направленные на стороны руки, как в настоящем изобретении.
Предлагаемый в настоящем изобретении профиль потока из выпускной щели зависит как от радиуса кривизны или "фокусного расстояния" криволинейного конца, так и от угла, стянутого криволинейным концом. Это показано на фиг. 14–17.
1
2
На фиг. 14 и 15 проиллюстрировано влияние фокусного расстояния. На фиг. 14 фокусное расстояние F относительно маленькое. На фиг. 15 фокусное расстояние F относительно большое. Угол θ, стягиваемый криволинейным концевым участком, как правило, один и тот же в каждом случае. Таким образом, упомянутые чертежи показывают, что для данного угла θ фокусное расстояние определяет минимальное рабочее расстояние X между поверхностью руки пользователя и выпускным отверстием. Проще говоря, расстояние X увеличивается по мере увеличения фокусного расстояния F.
Для очень больших фокусных расстояний и, следовательно, большого рабочего расстояния X, может наблюдаться общее снижение эффективности воздушного ножа с точки зрения сушки руки пользователя: воздушный нож рассеивается с увеличением расстояния. Тем не менее, те же самые существенные особенности профиля потока остаются в соответствии с изобретением, как это имеет место при малых фокусных расстояниях: все еще сохраняется относительно высокоскоростной поток воздуха, нацеленный на боковую сторону руки, и относительно низкоскоростной поток воздуха, нацеленный на лицевую сторону руки пользователя.
Считается, что предпочтительный радиус кривизны/фокусное расстояние находится в диапазоне от 5 до 50 мм, более предпочтительно от 15 до 30 мм.
1
2
На фиг. 16 и 17 проиллюстрировано влияние угла θ, стянутого криволинейным концом. На фиг. 16 угол θ является относительно большим. На фиг. 17 угол θ является относительно маленьким. Фокусное расстояние криволинейного конца, как правило, является одинаковым в каждом случае. Таким образом, упомянутые чертежи свидетельствуют о том, что для данного фокусного расстояния F угол, стянутый криволинейным концом 11b, определяет угол β атаки высокоскоростного потока воздуха. Больший угол обусловливает меньший угол атаки.
Считается, что предпочтительный угол θ лежит в диапазоне от 45 до 90°.
Криволинейные концевые участки 11b, 13b продолжаются по меньшей мере вокруг части соответствующих боковых сторон руки пользователя при использовании: один вокруг боковой стороны руки, где расположен большой палец, а другой вокруг противоположной боковой стороны руки. Было выявлено, что общая длина сопла, представляющая собой расстояние Y между криволинейными концами 11b, 13b (см. фиг. 6), влияет на способ, каким пользователь держит свою руку во время сушки. Таким образом, было выявлено, что если общая длина сопла выбрана в диапазоне от 100 до 150 мм, то пользователь стремится держать свои руки в более закрытом состоянии – пальцами вместе, а не пальцами, разведенными в стороны, что способствует более эффективному процессу сушки.
Не смотря на то, изобретение описано в отношении односторонней сушилки для рук с воздушными ножами, изобретение применимо также к двухсторонним сушилкам для рук с воздушными ножами, таким как сушилка, описанная в документе GB2428569. В этом случае выпускное отверстие может располагаться только на одной стороне (и, таким образом, в комбинации с обычным соплом на противоположной стороне) или, предпочтительно, на обеих сторонах.
Выпускное отверстие не обязательно должно быть непрерывной щелью. Например, вместо этого оно может быть сформировано рядом близко расположенных отверстий, как это известно из уровня техники. Важным является то, что выпускное отверстие должно быть способно выпускать такой воздушный нож, как описан в данной заявке: высокоскоростной (>80 м/с) тонкий слой или воздушная завеса.