Паровой утюг
Изобретение относится к паровому утюгу (10), содержащему парогенератор (15), содержащий основную корпусную часть (15а), включающую в себя электронагревательный элемент (16), предназначенный для нагрева парогенератора (15), и фланец (22), образованный как одно целое с основной корпусной частью (15а) и расположенный на расстоянии от нее. Изобретение также содержит гладильную плиту (13), присоединенную к парогенератору (15) посредством теплового соединения и выполненную с возможностью ее пассивного нагрева за счет подвода тепла от парогенератора (15) посредством теплового соединения. Фланец (22) находится в контакте с участком для распределения тепла, образованным как одно целое с гладильной плитой (13) для обеспечения теплового соединения между основным корпусом (15а) парогенератора (15) и гладильной плитой (13) посредством непрямого теплового канала, проходящего через фланец (22). Участок для распределения тепла выполнен с возможностью равномерного рассеяния тепла по гладильной поверхности гладильной плиты (13). Фланец (22) и участок для распределения тепла также выполнены с возможностью размещения основной корпусной части (15а) парогенератора (15) на расстоянии от гладильной плиты (13) для образования воздушного зазора (24) между основной корпусной частью (15а) парогенератора (15) и гладильной плитой (13) и для ограничения подвода тепла от основной корпусной части (15а) парогенератора (15) к гладильной плите (13). 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к паровым утюгам и, в частности, к паровым утюгам с улучшенными характеристиками теплопередачи и регулирования температуры.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известны паровые утюги, которые включают в себя парогенератор и гладильную плиту, которая соединена с парогенератором и которая контактирует с предметами одежды, подлежащими глажению. Пар, образующийся в парогенераторе, вытесняется на предметы одежды через отверстия в гладильной плите. Подобные утюги содержат электронные средства управления, предназначенные для управления работой парогенератора в пределах оптимального интервала температур. Гладильная плита пассивно нагревается за счет подвода тепла от парогенератора в зонах контакта между парогенератором и гладильной плитой. Электронные средства управления обеспечивают функционирование парогенератора и термически соединенной с ним, гладильной плиты в пределах оптимального интервала температур.
Парогенераторы в подобных известных паровых утюгах включает в себя нагревательный элемент высокой мощности, который может вызвать сравнительно большой температурный выброс в парогенераторе. При определенных обстоятельствах, когда возникает температурный выброс и утюг остается неиспользуемым в течение некоторого промежутка времени, тепловая энергия в парогенераторе может вызвать нагрев гладильной плиты до температуры, близкой к верхнему пределу или даже превышающей верхний предел оптимального интервала температур. Подобный перегрев также может привести к горячим участкам в гладильной плите вблизи зон, в которых парогенератор соединен с гладильной плитой.
В документе ЕР0651086 раскрыт паровой утюг, имеющий парогенератор, который отделен от подошвы теплоизолирующим придающим жесткость, конструктивным элементом. Отдельный нагреватель предусмотрен для электрического нагрева подошвы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в разработке парового утюга, который позволяет в значительной степени уменьшить или преодолеть проблемы, упомянутые выше.
В соответствии с настоящим изобретением предложен паровой утюг, который содержит парогенератор, содержащий основную корпусную часть, включающую в себя электронагревательный элемент, предназначенный для нагрева парогенератора, и фланец, образованный как одно целое с основной корпусной частью и расположенный на расстоянии от нее, гладильную плиту, присоединенную посредством теплового соединения к парогенератору и выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность ее пассивного нагрева за счет подвода тепла от парогенератора посредством теплового соединения, при этом фланец находится в контакте с участком для распределения тепла, образованным как одно целое с гладильной плитой для обеспечения теплового соединения основной корпусной части парогенератора с гладильной плитой посредством непрямого теплового канала, проходящего через фланец, при этом участок для распределения тепла выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность равномерного рассеяния тепла от фланца по гладильной поверхности гладильной плиты, при этом фланец и участок для распределения тепла выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность размещения основной корпусной части парогенератора на расстоянии от гладильной плиты для образования воздушного зазора между основной корпусной частью парогенератора и гладильной плитой и для ограничения подвода тепла от основной корпусной части парогенератора к гладильной плите.
Это позволяет предпочтительно избежать ситуации, при которой чрезмерный нагрев парогенератора вызывает соответствующие пиковые тепловые воздействия на гладильную плиту. Данная конфигурация также означает, что для того, чтобы тепло от основного корпуса парогенератора достигло гладильной плиты, подвод тепла должен происходить по извилистой траектории.
Фланец может содержать первую часть, проходящую в первом направлении от основной корпусной части парогенератора, и вторую часть, проходящую от первой части так, что образуется зазор между основной корпусной частью парогенератора и второй частью фланца.
Данная конфигурация фланца способствует ограничению теплового канала, а также способствует отделению основного корпуса парогенератора от фланца/теплового канала и гладильной плиты. Фланец может иметь толщину от 1 до 3 мм. Это обеспечивает предпочтительную характеристику ограничения теплопередачи.
Ширина фланца в месте контакта между фланцем и гладильной плитой может составлять от 1 до 3 мм на, по меньшей мере, 50% от площади контакта. Точная ширина фланца может быть разной в разных точках вокруг парогенератора, и средняя ширина фланца может составлять от 1 до 3 мм. В частности, средняя ширина фланца в месте контакта с гладильной плитой может составлять от 1 до 3 мм.
Парогенератор может быть соединен с гладильной плитой исключительно посредством фланца, и остальная часть парогенератора может быть расположена на расстоянии от гладильной плиты. В альтернативном варианте парогенератор может быть соединен с гладильной плитой главным образом посредством фланца, и остальная часть парогенератора может быть расположена на расстоянии от гладильной плиты на, по меньшей мере, 75% от площади соседней поверхности парогенератора. Это предпочтительно гарантирует то, что основной путь теплопередачи между парогенератором и гладильной плитой будет проходить через фланец, и малая часть тепла может передаваться гладильной плите посредством любого другого пути.
Отношение массы парогенератора к массе гладильной плиты может составлять от 1:1 до 1,5:1. Данное отношение представляет собой предпочтительное оптимальное отношение для тепловой инерции между парогенератором и гладильной плитой для обеспечения более быстрого нагрева парогенератора и меньших колебаний температуры гладильной плиты.
Предназначенный для распределения тепла участок гладильной плиты может содержать участок с увеличенной толщиной в зоне, в которой фланец контактирует с гладильной плитой, для улучшения теплового распределения тепла, подводимого от фланца через гладильную плиту. Это предпочтительно позволяет избежать горячих участков на гладильной плите рядом с местами контакта с парогенератором.
Паровой утюг может дополнительно содержать управляющее устройство для управления работой парового утюга, при этом управляющее устройство выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнена первой операции нагрева при первоначальном нагреве парового утюга и выполнения второй операции нагрева во время последующей работы парового утюга, при этом первая операция нагрева включает нагрев парогенератора до интервала более высоких температур, чем при второй операции нагрева. Это позволяет гладильной плите достичь рабочей температуры быстрее, несмотря на ограниченный тепловой канал между парогенератором и гладильной плитой.
Первая операция нагрева может включать нагрев парогенератора так, чтобы его температура сохранялась выше первой минимальной заданной температуры, и вторая операция нагрева включает нагрев парогенератора так, чтобы его температура сохранялась выше второй минимальной заданной температуры, при этом первая минимальная температура превышает вторую минимальную температуру.
Во время второй операции нагрева температура парогенератора может поддерживаться в интервале от 140 до 200 градусов Цельсия. Температура предпочтительно поддерживается на уровне 165 градусов Цельсия или приблизительно равной 165 градусам Цельсия.
Управляющее устройство может быть выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность выполнения первой операции нагрева до тех пор, пока гладильная плита не достигнет заданной минимальной рабочей температуры. Минимальная рабочая температура может составлять 100 градусов Цельсия. Данная минимальная температура помогает избежать проблем при эксплуатации, возникающих из-за конденсации образующегося пара.
Управляющее устройство может быть выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования температуры парогенератора так, чтобы температура гладильной плиты поддерживалась от 100 градусов Цельсия до 145 градусов Цельсия.
Паровой утюг может дополнительно содержать, по меньшей мере, один из датчика перемещения и датчика ориентации, соединенных с управляющим устройством, и управляющее устройство выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования нагрева парогенератора в зависимости от, по меньшей мере, одного параметра из направления глажения, скорости и ориентации утюга, определяемых данным, по меньшей мере, одним датчиком. Это позволяет управлять паровым утюгом надлежащим образом в соответствии с применением утюга для избежания перегрева, когда утюг не используется, и/или недогрева во время длительного использования.
Управляющее устройство может быть выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность управления работой парогенератора так, что, если температура парогенератора падает ниже первой заданной величины, то управляющее устройство задает значение, соответствующее отключению нагревателя парогенератора, для цикла первоначального нагрева парового утюга равным второму заданному значению, в то время как в течение последующей операции глажения парогенератор работает при третьем заданном значении температуры, при этом третье заданное значение температуры больше первого заданного значения температуры и меньше второго заданного значения температуры. Это предпочтительно обеспечивает возможность быстрого возврата гладильной плиты к рабочей температуре в том случае, если температура парогенератора падает ниже минимальной пороговой температуры, например, если утюг выключают и вскоре после этого снова включают. Температура парогенератора может быть измерена как температура основной корпусной части парогенератора.
В различных вариантах осуществления фланец парогенератора может составлять одно целое как с парогенератором, так и с гладильной плитой для образования цельной детали, например, в случае одной отливки.
Может быть предусмотрено то, что фланец будет представлять собой часть гладильной плиты вместо части парогенератора. Другими словами, фланец проходит от гладильной плиты. Тепловое соединение между парогенератором и гладильной плитой может включать в себя непрямой тепловой канал, образованный фланцем гладильной плиты, при этом фланец находится в контакте с парогенератором и расположен на расстоянии от основной корпусной части парогенератора, при этом фланец выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность размещения основной корпусной части парогенератора на расстоянии от гладильной плиты для ограничения подвода тепла от основной корпусной части парогенератора к гладильной плите.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидными из вариантов осуществления и будут разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные в дальнейшем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны далее только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг.1 показывает схематическое изображение парового утюга по первому варианту осуществления изобретения;
фиг.2 показывает вид парового утюга, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии Х-Х;
фиг.3 показывает увеличенное изображение части парового утюга, показанного на фиг.2;
фиг.4 показывает вид в разрезе, аналогичный виду в разрезе по фиг.2, но для известной конфигурации парового утюга;
фиг.5 показывает увеличенный вид в разрезе части известной конфигурации парового утюга, показанной на фиг.4;
фиг.6 показывает график зависимости температуры от времени для процесса управления обычным паровым утюгом;
фиг.7 показывает график зависимости температуры от времени для процесса управления паровым утюгом по настоящему изобретению; и
фиг.8 схематически показывает систему управления для парового утюга по первому варианту осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее рассматриваются фиг.1-3, на которых показан паровой утюг 10 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, который содержит корпус 11, включающий в себя ручку 12, и нагреваемую гладильную плиту 13, которая при использовании контактирует с предметами одежды, подвергаемыми глажению. Гладильная плита 13 включает в себя множество отверстий 14 для выхода пара, через которые пар может вытесняться на предмет одежды, подвергаемый глажению.
Паровой утюг 10 содержит парогенератор 15 внутри корпуса 11, который имеет внутри электронагревательный элемент 16, который нагревает корпус парогенератора 15. Паровой утюг 10 также включает в себя резервуар для воды (непоказанный) с трубой (непоказанной), предназначенной для подачи воды и выполненной с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи воды в парогенератор 15 для ее превращения в пар. Паровой утюг 10 выполнен с такой конфигурацией, что пар, образующийся посредством парогенератора 15, может вытесняться через отверстия 14 для выхода пара в гладильной плите 13.
Паровой утюг 10 включает в себя механизм перемещения воды, предназначенный для подачи воды из резервуара в парогенератор. В приведенном в качестве примера варианте осуществления механизм перемещения воды содержит электрический насос (непоказанный), управляемый пользователем. Однако данный механизм может в альтернативном варианте содержать управляемый вручную механизм механического нагнетания без электрического насоса.
Как схематически показано на фиг.8, управляющее устройство 18 соединено с нагревательным элементом 16 и с некоторым числом датчиков на паровом утюге для того, чтобы данное устройство могло управлять работой парового утюга. Паровой утюг включает в себя датчик 19 перемещения/ориентации, который может содержать шаровидный датчик или акселерометр, соединенный с управляющим устройством 18. Данный датчик может быть использован для определения того, используется ли паровой утюг 10 или нет, посредством обнаружения того, перемещается ли паровой утюг 10 или является неподвижным, и/или для определения угла наклона парового утюга 10 для определения того, находится ли паровой утюг 10 в вертикальном исходном положении или в горизонтальном рабочем положении. Сигналы от данного (-ых) датчика (-ов) затем могут быть использованы для управления работой нагревательного элемента 16 парогенератора 15. Например, может осуществляться управление нагревательным элементом 16 для того, чтобы была достигнута заданная температура парогенератора, если паровой утюг 10 используется или находится в рабочем положении, или управление нагревательным элементом 16 может осуществляться для того, чтобы была достигнута другая заданная температура парогенератора или чтобы нагревательный элемент 16 был выключен, когда будет обнаружено или через заданный промежуток времени после того, как будет обнаружено, что паровой утюг 10 не используется или находится в вертикальном исходном положении.
Паровой утюг 15 также включает в себя терморезистор 20, который соединен с управляющим устройством 18 и выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность определения температуры парогенератора 15 и выдачи сигнала, зависящего от определенной температуры, управляющему устройству 18. Если требуется, гладильная плита 13 может включать в себя дополнительный терморезистор 21, соединенный с управляющим устройством 18 и предназначенный для определения температуры гладильной плиты 13 и выдачи сигнала, зависящего от температуры гладильной плиты, управляющему устройству 18.
Гладильная плита 13 пассивно нагревается посредством передачи тепла от парогенератора 15. Парогенератор 15 содержит основную корпусную часть 15а и контактный фланец 22, который выступает от периферийного края основной корпусной части 15а. Нагревательные элементы 16 предусмотрены внутри основной корпусной части 15а. Парогенератор 15 расположен на гладильной плите 13 и находится в контакте с гладильной плитой 13 посредством контактного фланца 22 вокруг периферии основного корпуса 15а парогенератора 15, при этом контактный фланец 22 установлен в углублении 23, образованном вокруг гладильной плиты 13. Уплотнительное средство (непоказанное) может быть предусмотрено в углублении 23 или вокруг углубления 23 для предотвращения утечки пара. Основной корпус парогенератора 15 расположен на расстоянии от гладильной плиты 13 почти во всех местах за исключением контактного фланца 22 и, таким образом, представляет собой по существу конфигурацию подвешенной тепловой массы. В частности, от края до края центральной части основной корпусной части 15а парогенератора 15 воздушный зазор 24 образован между парогенератором 15 и гладильной плитой 13. Тепло от основной корпусной части 15а парогенератора 15 передается гладильной плите 13 главным образом посредством подвода через контактный фланец 22, при этом только малая часть передается гладильной плите 13 за счет излучения или подвода/конвекции через воздушный зазор 24 в зонах, отличных от контактного фланца 22. То есть, основное тепловое соединение между парогенератором 15 и гладильной плитой 13 осуществляется посредством контактного фланца 22. Отверстия 14 для выхода пара в гладильной плите 13 сообщаются по текучей среде с воздушным зазором 24, и при использовании парогенератор 15 обеспечивает подачу пара в воздушный зазор 24, при этом пар затем вытесняется из парового утюга 10 через отверстия 14 для выхода пара.
Из видов в разрезе по фиг.2 и в особенности по фиг.3 можно видеть, что контактный фланец 22 на всем крае парогенератора 15 является узким с узкой контактной ножкой 25 там, где он контактирует с гладильной плитой 13, как показано посредством размера ʺdʺ. Контактный фланец 22 также обеспечивает сравнительно длинный и узкий тепловой канал между основной корпусной частью 15а парогенератора 15 и гладильной плитой 13. Данный тепловой канал содержит первое ребро 26, проходящее горизонтально от основной корпусной части 15а парогенератора 15, и второе ребро 27, проходящее вертикально от первого ребра 26, при этом контактная ножка 25 расположена на удаленном конце второго ребра 27. Данная конфигурация обеспечивает образование воздушного пространства 28 между основной тепловой массой парогенератора 15, а именно основной корпусной частью 15а, и контактной ножкой 25. Контактный фланец 22 включает в себя вертикальную часть, а именно второе ребро 27, которое расположено на расстоянии от той части основной корпусной части 15а парогенератора 15, которая является соседней с ним в горизонтальном направлении. Таким образом, первое и второе ребра 26, 27 образуют ограниченный тепловой канал между основной тепловой массой парогенератора 15, то есть основной корпусной частью 15а, содержащей нагревательные элементы 16 и бóльшую часть массы материала парогенератора 15, и гладильной плитой 13. Данная конфигурация такова, что тепловой канал между основной корпусной частью 15а парогенератора 15 и гладильной плитой 13, проходящий через контактный фланец 22, является непрямым, то есть тепловой канал является нелинейным и требует того, чтобы тепло передавалось через контактный фланец 22 вдоль изогнутой траектории, имеющей S-образную форму. Нелинейный тепловой канал может относиться к тепловому каналу, включающему в себя первый компонент теплового канала, соединенный со вторым компонентом теплового канала под углом, составляющим менее 180°. Первый компонент теплового канала и/или второй компонент теплового канала могут быть, например, прямолинейными, криволинейными или наклонными. Данная конфигурация ограниченного теплового канала служит для предотвращения того, чтобы какие-либо значительные колебания температуры основной корпусной части 15а парогенератора 15 вызывали значительные колебания температуры гладильной плиты, тем самым, она служит в качестве теплового «демпфера» и обеспечивает возможность сохранения более постоянной температуры гладильной плиты.
Фиг.2 и 3 также иллюстрируют то, что углубление 23 гладильной плиты 13, в котором размещен контактный фланец 22, является более широким, чем контактный фланец 22, что показано посредством размера ʺrʺ, показанного на фиг.2, который больше размеров ʺdʺ. Кроме того, гладильная плита 13 включает в себя большой участок 29 для распределения тепла, имеющий сравнительно большую массу материала, между углублением 23 и базовой поверхностью 30 гладильной плиты 13. Гладильная плита 13 является более толстой в зоне участка 29 для распределения тепла, чем на остальной части ширины гладильной плиты 13. По существу место, в котором парогенератор 15 контактирует с гладильной плитой 13, находится на большем расстоянии от гладильной поверхности 30 гладильной плиты 13 по сравнению с расстоянием, на котором бóльшая часть остальной части противоположной стороны гладильной плиты 13 расположена от гладильной поверхности 30. Большой участок 29 для распределения тепла служит для того, чтобы обеспечить возможность равномерного рассеяния тепла от парогенератора 15 через контактный фланец 22 по площади поверхности гладильной плиты 13, как показано стрелками ʺaʺ на фиг.3, и чтобы избежать локализованных «горячих участков» на поверхности гладильной плиты 13 вблизи контактной ножки 25 контактного фланца 22 парогенератора 15. Кроме того, то обстоятельство, что ширина ʺrʺ углубления 23, в котором установлен контактный фланец 22, превышает ширину ʺdʺ контактной ножки 25/контактного фланца 22, означает, что тепло, передаваемое от парогенератора, быстро и без труда отводится от контактного фланца 22/контактной ножки 25, что улучшает равномерное распределение тепла по гладильной плите 13.
Для сравнения на фиг.4 и 5 показана конфигурация известного парового утюга 100, которая содержит парогенератор 115, соединенный с гладильной плитой 113. Основание парогенератора 115 включает в себя контактную ножку 125, которая установлена непосредственно на гладильной плите 113. Можно видеть, что контактная ножка 125 образована близко к основной тепловой массе парогенератора 115, так что существует по существу неограниченный и прямой тепловой канал между основной тепловой массой парогенератора 115 и контактной ножкой 125. Кроме того, контактная ножка 125 является сравнительно широкой, что показано посредством ширины ʺDʺ на фиг.5. Кроме того, место, в котором контактная ножка 125 находится в контакте с гладильной плитой 113, имеет по существу такую же толщину, как и зона на большей части ширины гладильной плиты 113. Следовательно, отсутствует зона с увеличенной массой или толщиной материала вокруг контактной ножки 125, которая функционирует в качестве участка для распределения тепла, как в паровом утюге 10 по настоящему изобретению. По существу тепло легко передается от парового генератора 115 гладильной плите 113, и локализованные горячие участки 101 создаются на поверхности 130 гладильной плиты 113 в соответствии с местоположением контактной ножки 125 парогенератора 115. Кроме того, по существу не ограниченный тепловой канал, проходящий от парогенератора 115 к гладильной плите 113, означает, что большие колебания температуры парогенератора 115 быстро и в значительной степени влияют на гладильную плиту 113 и вызывают соответствующие большие колебания температуры гладильной плиты 113.
На вышеописанные различия между воздействиями, которые оказывают конфигурации парового утюга 10 по изобретению и известного парового утюга 100 на колебания температуры парогенератора и локализованные горячие участки, также влияют относительные тепловые массы парогенераторов 15, 115 и гладильных плит 13, 113. В данном случае «тепловая масса» означает массу материала, из которого образован компонент, который подвергается изменениям температуры во время работы парового утюга. То есть, известные паровые утюги 100 содержат парогенератор 115 со значительно большей тепловой массой по сравнению с тепловой массой гладильной плиты 113. Как правило, отношение тепловой массы парогенератора к тепловой массе гладильной плиты составляет от приблизительно 2,5:1 до 3:1. Это означает, что изменения температуры в парогенераторе 115 быстро и существенно влияют на температуру гладильной плиты 113. Однако в паровом утюге 10 по настоящему изобретению парогенератор 15 и гладильная плита 13 выполнены с такой конфигурацией, что отношение тепловой массы парогенератора к тепловой массе гладильной плиты составляет от приблизительно 1:1 до 1,5:1. Это дополнительно способствует тепловому «демпфированию» колебаний температуры парогенератора 15 (активной тепловой массы), влияющих на температуру гладильной плиты 13 (пассивной тепловой массы), что означает, что температура гладильной плиты 13 остается более стабильной во время использования. Кроме того, меньшая тепловая масса парогенератора 15 означает, что меньше тепловой энергии накапливается в парогенераторе 15, и, таким образом, когда паровой утюг 10 остается статичным, гладильная плита 13 не нагревается так сильно, как в известных паровых утюгах 100, что позволяет избежать чрезмерного приближения температур гладильной плиты к значениям, превышающим значения из оптимального интервала температур.
Преимущество конфигурации парового утюга 10 по изобретению над известными паровыми утюгами заключается в том, что улучшенное распределение тепла по всей гладильной плите 13 для тепла, полученного непосредственно от парогенератора 13, позволяет избежать необходимости в промежуточной плите, которая должна быть предусмотрена между парогенератором (то есть активным источником тепла) и гладильной плитой (то есть частью, которая входит в контакт с предметами одежды, подвергаемыми глажению). В некоторых известных паровых утюгах требуется промежуточная плита для того, чтобы способствовать равномерному распределению тепла между парогенератором и гладильной плитой для избежания горячих участков. В таких конструкциях тепло сначала распределяется по промежуточной плите из отдельных мест контакта парогенератора, и тепло, распределенное более равномерно, затем передается гладильной плите. Избежание необходимости в промежуточной плите делает конструкцию парового утюга по изобретению более простой, что позволяет сделать более коротким процесс изготовления и, тем самым, уменьшить затраты на производство и затраты на обработку деталей.
При паровом утюге 10 по изобретению пользователю не требуется регулировать температуру утюга для обеспечения возможности глажения разных типов тканей предметов одежды. Пар, образующийся и вытесняемый посредством утюга, выполняет бóльшую часть функции устранения складок на предметах одежды. По существу, гладильная плита 13 может поддерживаться при сравнительно постоянной температуре, например, при температуре ниже 145 градусов Цельсия. Таким образом, вышеописанные элементы парового утюга 10 по изобретению служат для обеспечения возможности поддержания сравнительно постоянной температуры гладильной плиты 13 независимо от использования парового утюга 10. Также обеспечивается возможность использования более надежной системы регулирования температуры вместо сложных алгоритмов управления, требующихся в известных паровых утюгах для регулирования температуры парогенератора 15 и гладильной плиты 13 с целью поддержания температуры гладильной плиты 13 в пределах оптимальных температур, по причинам, разъясненным ниже.
В приведенном в качестве примера, паровом утюге 10 по изобретению температура парогенератора может быть задана равной приблизительно 165 градусам Цельсия для оптимального функционирования. Кроме того, несмотря на то, что температура гладильной плиты 13 может поддерживаться в интервале оптимальных температур от 100 до 145 градусов Цельсия, гладильная плита 13 должна быть нагрета до температуры свыше 100 градусов Цельсия, поскольку при температурах ниже данной температуры конденсация образующегося пара может оказать отрицательное воздействие на характеристики парового утюга при использовании. Следовательно, схема управления паровым утюгом обеспечивает возможность активации парообразования только тогда, когда температура гладильной плиты превышает 100 градусов Цельсия.
«Срок готовности утюга» представляет собой время, которое требуется гладильной плите 13 и парогенератору 15, чтобы достичь рабочей температуры, когда паровой утюг 10 включают в первый раз. Обычно это время, которое требуется гладильной плите 13 и парогенератору 15, чтобы достичь рабочей температуры, начиная от температуры внутри помещения. Однако вследствие конфигурации парового утюга 10 по изобретению, описанной выше, срок готовности утюга был бы более продолжительным, чем в случае известных паровых утюгов 100, если бы использовались обычные схема или алгоритм управления. В обычном паровом утюге управление парогенератором 115 обычно осуществляется для его нагрева до тех пор, пока он не достигнет максимальной температуры, определяемой терморезистором, при этом в данный момент подачу питания отключают, так что парогенератор 115 охлаждается до тех пор, пока он не достигнет минимальной пороговой температуры. Обычно при начале нагрева из холодного состояния, поскольку тепловые задержки являются более выраженными в особенности тогда, когда тепловая мощность является высокой, исходный температурный выброс является большим, что приводит к тому, что температура парогенератора повышается до значительно более высокой температуры, чем при нормальной работе. При достижении минимальной пороговой температуры питание снова включается для нагрева парогенератора 115 до более низкой максимальной температуры, после чего подача питания снова прекращается, и парогенератор 115 нагревается до тех пор, пока он не достигнет дополнительно уменьшенной максимальной пороговой температуры. Подача питания снова прекращается, и парогенератор 115 охлаждается до тех пор, пока он не достигнет минимальной пороговой температуры, после чего снова осуществляется подача питания. Данный цикл повторяется при включении парогенератора 115 снова каждый раз, когда парогенератор 115 достигает той же самой минимальной пороговой температуры, и уменьшенные максимальные пороговые температуры направлены на то, чтобы поддерживать парогенератор 115 при температуре, приблизительно равной оптимальной рабочей температуре.
Фиг.6 показывает график, иллюстрирующий различные показания температуры во время процесса исходного нагрева, снятые в точках на паровом утюге 10, выполненном с конфигурацией, соответствующей конфигурации по настоящему изобретению, но управляемом при использовании обычного алгоритма управления из известного парового утюга 100. Линия (i) отображает показания терморезистора 20, характеризующие температуру парогенератора 15. Линия (ii) представляет собой температуру на тепловом предохранителе. Линии (iii)-(xii) отображают показания температуры в различных точках на поверхности гладильной плиты 13, когда гладильная плита 13 пассивно нагревается посредством парогенератора 15. Подобные показания температуры гладильной плиты, если требуется, могут быть определены терморезистором 21, находящимся в или на гладильной плите. При включении парового утюга 10 парогенератор 15 нагревается от приблизительно 30 градусов Цельсия до первой максимальной пороговой температуры, показанной в виде температуры, составляющей приблизительно 225 градусов Цельсия. После этого подачу питания прекращают, и парогенератор 15 охлаждается до тех пор, пока он не достигнет его минимальной пороговой температуры, которая, как можно видеть из фиг.6, составляет приблизительно 165 градусов Цельсия. После этого снова обеспечивается подача питания к парогенератору 15, и он нагревается до более низкой максимальной пороговой температуры, составляющей приблизительно 190 градусов Цельсия, перед охлаждением до более низкой пороговой температуры. Во время этого цикла температура гладильной плиты 13 постоянно увеличивается до тех пор, пока она не достигнет минимальной рабочей температуры, составляющей 100 градусов Цельсия. В процессе, показанном на фиг.6, это занимает почти 140 секунд, и срок готовности утюга значительно превышает 2 минуты, как показано вертикальной пунктирной линией, пересекающей ось x в той точке, когда все кривые температуры гладильной плиты проходят выше по отношению к линии графика, которая соответствует 100 градусам Цельсия.
Для того чтобы сделать срок готовности утюга значительно более коротким, чем при использовании обычного алгоритма управления, варианты осуществления могут включать схему или алгоритм управления для обеспечения функционирования парового утюга 10 по настоящему изобретению. Фиг.7 показывает график, аналогичный графику по фиг.6, который показывает различные показания температуры во время процесса исходного нагрева, снятые в точках на паровом утюге 10, выполненном с конфигурацией, которая соответствует конфигурации по настоящему изобретению. Однако график по фиг.7 показывает паровой утюг 10, приводимый в действие при использовании алгоритма управления по настоящему изобретению. Линия (i) отображает показания терморезистора 20, характеризующие температуру парогенератора 15. Линия (ii) представляет температуру на тепловом предохранителе. Линии (iii)-(xv) отображают показания температуры в различных точках на поверхности гладильной плиты 13, когда гладильная плита 13 пассивно нагревается посредством парогенератора 15.
Алгоритм управления в соответствии с различными вариантами осуществления может включать нагрев парогенератора 15 до более высокой температуры для данных первых одного или более циклов при исходной подаче питания к паровому утюгу 10 до того, как будет осуществляться управление парогенератором 15 так, чтобы его температуры оставались в зоне сниженного уровня температур. Это достигается за счет наличия более высокой минимальной пороговой температуры во время циклов исходного нагрева парогенератора 15, чем в течение более поздних циклов работы алгоритма управления. Как показано на фиг.7, парогенератор 15 исходно нагревается до максимальной пороговой температуры, составляющей приблизительно 220 градусов Цельсия, после чего нагрев прекращается, и парогенератор 15 начинается охлаждается. Однако исходная минимальная пороговая температура задана сравнительно высокой и составляет приблизительно 190 градусов Цельсия, и при данной температуре снова обеспечивается подача питания к парогенератору 15. В приведенном в качестве примера алгоритме управления, показанном на графике по фиг.7, максимальная пороговая температура остается такой же для второго цикла, и поэтому парогенератор снова нагревается до приблизительно 220 градусов Цельсия перед тем, как подача питания к парогенератору 15 снова будет прекращена. К тому времени, как парогенератор 15 охладится до исходной минимальной пороговой температуры, гладильная плита 13 уже достигнет минимальной рабочей температуры, составляющей 100 градусов Цельсия. В процессе, показанном на фиг.7, как показано вертикальной пунктирной линией, пересекающей ось x в точке, когда все кривые температуры гладильной плиты проходят выше по отношению к линии графика, которая соответствует 100 градусам Цельсия, это занимает приблизительно 100 секунд, приблизительно на 30 секунд быстрее, чем в случае использования обычного алгоритма управления. Следовательно, поддержание парогенератора 15 при повышенной температуре в течение данных исходных одного или более циклов нагрева во время запуска гарантирует более быструю передачу тепла гладильной плите 13 и, таким образом, меньший срок готовности утюга. Как только гладильная плита 13 достигнет минимальной рабочей температуры, алгоритм управления использует уменьшенную минимальную пороговую температуру, и максимальная пороговая температура также может быть уменьшена соответствующим образом, так что затем температура парогенератора 15 поддерживается приблизительно равной оптимальной рабочей температуре. Подобная оптимальная рабочая температура может составлять приблизительно 165 градусов Цельсия.
Приведенная в качестве примера схема управления, описанная выше, позволяет обеспечить нагрев парогенератора 15 до повышенной максимальной пороговой температуры в течение первых двух циклов нагрева при первоначальном нагреве парового утюга 10. Тем не менее, предусмотрено, что схема управления в соответствии с различными вариантами осуществления не должна быть ограничена данным числом циклов первоначального нагрева, и повышенная максимальная пороговая температура может быть достигнута в одном или в более чем двух циклах в пределах объема изобретения. Аналогичным образом, первоначально повышенная минимальная пороговая температура парогенератора 15 во время исходного нагрева парового утюга 10 может иметь место в случае более одного цикла нагрева в пределах объема изобретения. Кроме того, управляющее устройство 18 парового утюга 10 может быть выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность только снижения исходных максимальной и/или минимальной пороговых температур в циклах первоначального нагрева, когда температура гладильной плиты 13 достигнет заданной минимальной рабочей температуры, которая может составлять 100 градусов Цельсия или может представлять собой другое значение температуры в пределах объема изобретения.
Предусмотрено, что схема управления в соответствии с различными вариантами осуществления не должна быть ограничена конкретными значениями температуры, приведенными в представленном в качестве примера варианте осуществления, описанном выше, и предусмотрено, что другие интервалы рабочих температур и пороговые значения охватываются объемом изобретения. В одном приведенном в качестве примера варианте осуществления во время цикла (-ов) исходного/первоначального нагрева управление парогенератором 15 может осуществляться так, чтобы его температура оставалась равной приблизительно 200 градусам Цельсия, например, в пределах, которые больше или меньше на 3-10 градусов по отношению к температуре, составляющей 200 градусов Цельсия.
Схема управления в соответствии с различными вариантами осуществления, если требуется, может включать дополнительную функцию обеспечения цикла увеличенного нагрева парогенератора 15 до повышенной температуры нагрева для одного или более циклов перед возвратом к более низкой уставке рабочей температуры для парогенератора 15, если будет обнаружено, что температура парогенератора 15 падает ниже нижнего порогового значения. Например, если паровой утюг 10 выключают и впоследствии снова включают и в периоде отключения температура парогенератора 15 падает ниже (первой) заданной температуры, то может быть активизирован алгоритм управления для задания температуры, при которой парогенератор 15 будет отключаться в циклах нагрева, на уровне повышенной (второй) заданной температуры. Парогенератор 15 может продолжать нагреваться до данной повышенной (второй) заданной температуры при заданном числа циклов или до тех пор, пока гладильная плита не достигнет пороговой температуры, или в течение заданного промежутка времени. После этого алгоритм управления может задать температуру, при которой парогенератор 15 будет отключаться в циклах нагрева, на уровне уменьшенной (третьей) заданной температуры для продолжающейся работы парового утюга 10. В таком алгоритме третья заданная температура будет ниже, чем вторая заданная температура, но выше, чем первая заданная температура. В качестве примера первая заданная температура может составлять 80 градусов Цельсия. Кроме того, вторая заданная температура может составлять приблизительно 200 градусов Цельсия, и/или третья заданная температура может составлять приблизительно 165 градусов Цельсия.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления парового утюга 10 по изобретению размер ʺdʺ контактной ножки может составлять приблизительно 1-2 мм. Кроме того, толщина первого и/или второго ребер 26, 27 контактного фланца 22 может составлять приблизительно 1-2 мм. Тем не менее, предусмотрено, что изобретение не должно быть ограничено данными размерами, и предусмотрено, что другие размеры находятся в пределах объема изобретения.
Система управления парового утюга 10 по изобретению в целом схематически показана на фиг.8. Управляющее устройство 18 содержит процессор 31 и блок 32 памяти. Блок 32 памяти может хранить некоторое число параметров управления для управления работой парового утюга 10, таких как различные пороговые температуры для парогенератора 15 и оптимальные рабочие температуры для гладильной плиты 13 и/или парогенератора 15. Управляющее устройство 18 соединено с терморезистором 20 парогенератора 15 для приема сигналов, относящихся к температуре парогенератора 15. Если требуется, управляющее устройство 18 может принимать сигналы, относящиеся к температуре гладильной плиты 13. Управляющее устройство также соединено с датчиком 19 перемещения/положения, предусмотренным на корпусе парового утюга 10, для приема сигнала, зависящего от положения или состояния парового утюга 10 (то есть от того, используется ли он или нет). Управляющее устройство 18 соединено с нагревательным элементом 16 парогенератора 15 для обеспечения возможности управления работой нагревательного элемента 16 в соответствии со схемой управления, описанной выше.
Паровой утюг 10 по изобретению при наличии «демпфирования» колебаний температуры между парогенератором 15 и пассивно нагреваемой гладильной плитой 13 более устойчив к менее стабильным дозам при подаче/скоростям воды из резервуара для воды в парогенератор 15. То есть, если большое количество воды будет подано в парогенератор 15, образуется большое количество пара, и корпус парогенератора 15 значительно охлаждается. Однако основная тепловая масса парогенератора 15 меньше, чем в известных паровых утюгах 100, и поэтому парогенератор 15 может быть быстрее нагрет в соответствии с заданной рабочей температурой. Кроме того, ограниченный тепловой канал между парогенератором 15 и гладильной плитой 13 означает то, что кратковременно сниженная температура парогенератора 15 не вызовет такого падения температуры гладильной плиты 13. При уменьшении массы парогенератора 15 время включения нагревательного элемента 16 парогенератора 15, требуемое для достижения заданной температуры, уменьшается. Кроме того, меньше тепла «удерживается» в парогенераторе 15. При увеличении также относительной массы гладильной плиты 13 тепловая энергия, передаваемая гладильной плите 13, приводит к меньшим повышениям температуры гладильной плиты 13.
Несмотря на то, что паровой утюг 10 по изобретению описан как имеющий резервуар для воды, встроенный в корпусе 11 парового утюга 10, предусмотрено, что изобретение не должно быть ограничено подобной конфигурацией и должно охватывать также варианты осуществления парового утюга, которые имеют удаленный резервуар для воды. Подобный паровой утюг (непоказанный) может содержать парогенератор, расположенный внутри корпуса утюга, в который вода подается посредством шланга для воды из отдельного резервуара, удерживаемого на статической базовой части. Механизм перемещения воды может содержать электрический насос, находящийся в корпусе парового утюга или в базовой части. При использовании база остается неподвижной, и пользователь перемещает только часть парового утюга по предметам одежды. Несмотря на то, что такой альтернативный вариант осуществления имеет более сложную конструкцию и занимает больше места, он имеет преимущество, заключающееся в том, что перемещаемая пользователем часть парового утюга является более легкой по весу и более легкой для манипулирования, поскольку она не «содержит» вес запаса воды.
Несмотря на то, что паровой утюг 10 по изобретению описан как имеющий один терморезистор 21 на гладильной плите 13, изобретение не ограничено данным количеством, и гладильная плита 13 может содержать множество терморезисторов 21, соединенных с управляющим устройством 18, для определения температур в разных точках на гладильной плите 13.
Несмотря на то, что приведенный в качестве примера, паровой утюг 10 по изобретению включает в себя контактный фланец 22, содержащий по существу горизонтальное первое ребро 26 и по существу вертикальное второе ребро 27, предусмотрено, что изобретение не должно быть ограничено данной конфигурацией. В частности, второе ребро 27 может проходить вниз от первого ребра 26 под некоторым углом относительно вертикали. Кроме того, предусмотрено, что изобретение не должно быть ограничено контактным фланцем 22, имеющим наклонную конфигурацию между двумя отдельными частями фланца, такими как показанные и описанные ребра 26, 27. В альтернативном варианте осуществления, находящемся в пределах объема изобретения, контактный фланец может иметь непрерывную криволинейную форму или может содержать прямолинейную часть, переходящую в часть с криволинейной формой, и при этом будет по-прежнему обеспечиваться ограничение теплопередачи между парогенератором 15 и гладильной плитой 13.
В показанном приведенном в качестве примера варианте осуществления парового утюга 10 основная корпусная часть 15а парогенератора 15 образует бóльшую часть массы парогенератора 15, при этом часть парогенератора 15, представляющая собой периферийный фланец 22, составляет значительно меньшую долю от общей массы парогенератора 15. В приведенном в качестве примера варианте осуществления масса основной корпусной части 15а парогенератора может составлять от 75% до 95% от общей массы парогенератора 15 и может составлять более 85% от общей массы парогенератора 15, и, кроме того, может составлять более 90% от общей массы парогенератора 15.
Показанная и описанная гладильная плита 13 парового утюга 10 по изобретению является более толстой в зоне участка 29 для распределения тепла, чем в зоне, соответствующей остальной части ширины гладильной плиты 13. Это способствует обеспечению оптимальной передачи тепла от контактного фланца 22 по всей гладильной плите 13. Кроме того, углубление 23 гладильной плиты 13, в котором установлен контактный фланец 22, показано и описано как более широкое, чем контактный фланец 22, что показано посредством размера ʺrʺ, показанного на фиг.2, который больше размеров ʺdʺ. Размер ʺrʺ предпочтительно, по меньшей мере, на 1 мм больше размера ʺdʺ. В частности, поскольку точная ширина ʺrʺ и ʺdʺ может изменяться на длине и в сечении парового утюга 10, средняя ширина ʺrʺ углубления 23 на всей гладильной плите 13 предпочтительно, по меньшей мере, на 1 мм больше средней ширины ʺdʺ на всем контактном фланце 22 парогенератора.
Следует понимать, что термин «содержащий» не исключает других элементов или этапов и что неопределенный артикль ʺaʺ или ʺanʺ не исключает множества. Один процессор может выполнять функции нескольких объектов, приведенных в формуле изобретения. Сам факт, что определенные меры приведены в отличающихся друг от друга, зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация данных мер не может быть с успехом использована. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем формулы изобретения.
Несмотря на то, что формула изобретения была сформулирована в данной заявке для определенной комбинации признаков, следует понимать, что объем раскрытия настоящего изобретения также включает в себя любые новые признаки или любые новые комбинации признаков, раскрытых в данном документе или явно, или неявно, или любое их обобщение независимо от того, относится ли оно или нет к одному и тому же изобретению, заявленному в данном документе в любом пункте формулы изобретения, и независимо от того, уменьшает оно или нет остроту любых или всех из тех технических проблем так, как делает родовое изобретение. Настоящим заявители заявляют о том, что новые пункты формулы изобретения могут быть сформулированы для таких признаков и/или комбинаций признаков во время рассмотрения настоящей заявки или любой дополнительной заявки, полученной исходя из нее.
1. Паровой утюг (10), содержащий:
- парогенератор (15), содержащий основную корпусную часть (15а), включающую в себя электронагревательный элемент (16) для нагрева парогенератора (15), и фланец (22), образованный как одно целое с основной корпусной частью (15а) и отстоящий от нее;
- гладильную плиту (13), присоединенную к парогенератору (15) посредством теплового соединения и выполненную с возможностью ее пассивного нагрева за счет подвода тепла от парогенератора (15) посредством теплового соединения,
при этом фланец (22) находится в контакте с участком (29) для распределения тепла, образованным как одно целое с гладильной плитой (13) для обеспечения теплового соединения основного корпуса (15а) парогенератора (15) с гладильной плитой (13)посредством непрямого теплового канала, проходящего через фланец (22), при этом участок (29) для распределения тепла выполнен с возможностью равномерного рассеяния тепла по гладильной поверхности (30) гладильной плиты (13), при этом фланец (22) и участок (29) для распределения тепла выполнены с возможностью размещения основной корпусной части (15а) парогенератора (15) на расстоянии от гладильной плиты (13) для образования воздушного зазора (24) между основной корпусной частью (15а) парогенератора (15) и гладильной плитой (13) и для ограничения подвода тепла от основной корпусной части (15а) парогенератора (15) к гладильной плите (13).
2. Паровой утюг (10) по п.1, в котором фланец (22) содержит первую часть (26), проходящую в первом направлении от основной корпусной части (15а) парогенератора (15), и вторую часть (27), проходящую от первой части (26) так, что между основной корпусной частью (15а) парогенератора (15) и второй частью (27) фланца (22) образуется зазор (28).
3. Паровой утюг (10) по п.1 или 2, в котором фланец (22) имеет толщину от 1 до 3 мм.
4. Паровой утюг (10) по любому из пп.1-3, в котором ширина (22) фланца в месте контакта между фланцем (22) и гладильной плитой (13) составляет от 1 до 3 мм на по меньшей мере 50% от площади контакта.
5. Паровой утюг (10) по любому из пп.1-4, в котором парогенератор (15) соединен с гладильной плитой (13) главным образом посредством фланца (22) и остальная часть парогенератора отстоит от гладильной плиты на по меньшей мере 75% от площади соседней поверхности парогенератора.
6. Паровой утюг (10) по любому из пп.1-5, в котором отношение массы парогенератора (15) к массе гладильной плиты (13) составляет от 1:1 до 1,5:1.
7. Паровой утюг (10) по любому из пп.1-6, в котором предназначенный для распределения тепла участок (29) гладильной плиты (13) содержит участок с увеличенной толщиной в зоне, в которой фланец (22) контактирует с гладильной плитой (13), для улучшения распределения тепла, подводимого от фланца (22) с помощью гладильной плиты (13).
8. Паровой утюг (10) по любому из пп.1-7, дополнительно содержащий управляющее устройство (18) для управления работой парового утюга (10), причем управляющее устройство (18) выполнено с возможностью выполнения первой операции нагрева при первоначальном нагреве парового утюга (10) и выполнения второй операции нагрева во время последующей работы парового утюга (10), при этом первая операция нагрева представляет собой нагрев парогенератора (15) до более высокого диапазона температур, чем при второй операции нагрева.
9. Паровой утюг (10) по п.8, в котором первая операция нагрева представляет собой такой нагрев парогенератора (15), чтобы его температура сохранялась выше первой минимальной заданной температуры, и вторая операция нагрева представляет собой такой нагрев парогенератора (15), чтобы его температура сохранялась выше второй минимальной заданной температуры, при этом первая минимальная температура превышает вторую минимальную температуру.
10. Паровой утюг (10) по п.8 или 9, в котором во время второй операции нагрева температура парогенератора (15) поддерживается от 140 до 200°С.
11. Паровой утюг (10) по любому из пп.8-10, в котором управляющее устройство (18) выполнено с возможностью выполнения первой операции нагрева до тех пор, пока гладильная плита (13) не достигнет заданной минимальной рабочей температуры.
12. Паровой утюг (10) по п.11, в котором минимальная рабочая температура составляет 100°С.
13. Паровой утюг (10) по любому из пп.8-12, в котором управляющее устройство (18) выполнено с возможностью такого регулирования температуры парогенератора (15), чтобы температура гладильной плиты (13) поддерживалась от 100 до 145°С.
14. Паровой утюг (10) по любому из пп.8-13, дополнительно содержащий по меньшей мере один из датчика перемещения и датчика (19) ориентации, соединенных с управляющим устройством (18), и управляющее устройство (18) выполнено с возможностью регулирования нагрева парогенератора (15) в зависимости от по меньшей мере одного параметра из направления глажения, скорости и ориентации утюга, определяемых по меньшей мере одним датчиком.
15. Паровой утюг (10) по любому из пп.8-14, в котором управляющее устройство (18) выполнено с возможностью такого управления работой парогенератора (15), что если температура парогенератора (15) опускается ниже первой заданной величины, то управляющее устройство устанавливает значение, соответствующее отключению нагревателя парогенератора, для цикла первоначального нагрева парового утюга (10) на второе заданное значение, в то время как в течение последующей операции глажения парогенератор (15) работает при третьем заданном значении температуры, причем третье заданное значение температуры больше первого заданного значения температуры и меньше второго заданного значения температуры.
