专利名称：手持蒸汽设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于家用熨斗、蒸汽清洁器、壁纸剥离器和其他手持蒸汽生成设备的蒸汽的电生成。
背景技术：
家用蒸汽熨斗已经存在了很长一段时间。它们包括平的且用于接触将要被熨烫的物件的底板，并且所述底板通常由装在或者嵌入在底板上侧的带护套的电阻加热器来加热。传统上，这种被设计用来产生蒸汽以改进熨烫的熨斗在底板的上表面形成有半封闭的空腔，并且水从机载贮存器滴入空腔以产生蒸汽，这些蒸汽随后通过形成在底板中的一系列孔得以逸出到衣服上。这些通常称为通气蒸汽熨斗。它们实施起来相对简单和便宜，这使它们非常受欢迎。然而，产生的蒸汽压力很低(基本上是环境压力)，并且不能很快地产生蒸汽，使得它相对无效。市场的另一端是专业或者半专业的蒸汽熨烫系统，该蒸汽熨烫系统中，在包括大的水贮存器的静态基站中持续产生高压蒸汽(例如，3到5巴的量级)，所述高压蒸汽随后可根据需要通过脐带式缆线提供给用户的手持单元。这些通常称为加压蒸汽生成器熨斗。 它们提供了非常高的性能，但是非常昂贵并且因此往往只占了很小部分的市场。最近已有方案，其中一些已经商业化，尽管这些方案往往带有它们自己的缺点，但是它们试图弥合上述两个极端情形之间的差距。例如，有提议在基座单元中提供沸腾器，与熨斗分离，从基座中的贮存器泵水来为它供水。这些通常称为瞬时蒸汽生成器熨斗的装置的主要缺点是，在用户按下按钮要求蒸汽和实际产生蒸汽并传输给熨斗之间实际上有显著的时间延迟(10秒的量级)。尽管当蒸汽最终传送时，能够达到比通气蒸汽熨斗高的蒸汽流量，但这极大地限制了用户的认可。
发明内容
本发明的目的是提供改进的用于根据需要生成蒸汽的装置，其能够用于蒸汽熨斗，也能用于其它使用蒸汽的设备，例如蒸汽清洁器、壁纸剥离器、其它手持蒸汽生成设备寸。当从第一方面来看，本发明提供了蒸汽生成设备，包括基座单元和能够可释放地耦合到基座单元的手持移动单元，其中基座单元包括用于水的基座贮存器；以及用于当移动单元耦合到基座单元时，将水从基座贮存器泵送到移动单元内的泵；并且其中移动单元包括沸腾器；以及适于在压力下存储从基座单元接收到的水并在用户可操作的阀门的控制下将水传送到沸腾器的机载贮存器。因此，本领域技术人员可以知道，根据本发明，蒸汽可以“根据需要”通过用户打开阀门使水进入沸腾器而产生于移动单元中，因为水存储在移动单元上，即离沸腾器非常近而且存储于压力下，因此在阀门打开时会快速进入沸腾器，所以时间延迟很小。所述设备可以是用于生成蒸汽的任何便携设备，例如蒸汽熨斗、蒸汽清洁器、壁纸剥离器等等。当该设备为熨斗时，其优选包括由独立于沸腾器的电加热器加热的底板。所述泵可以设置为仅在需要时，例如当水压降至阈值水平以下或者当移动单元耦合到基座单元时才运转。然而在一组实施例中，该泵设置为当设备开启时连续运转。这确保维持压力以最小化再次填充机载贮存器(对于无线设备或操作于无线模式下的设备)或将水传送到沸腾器(对于操作于有线模式下的设备)的时间量。优选地，提供当不需要将水传送至移动单元时将泵送的水改道送回基座贮存器的装置，以阻止泵停转或抽取过量的水。尽管沸腾器典型地会被恒温控制，当移动单元耦合到基座单元时，沸腾器优选地设置成当没有水流时(即，当阀门关闭时)允许其达到比阀门打开并且水在流动时高的操作温度。这意味着沸腾器能够在它的热质量中存储额外的热能，由于随后水涌能够更快速地加热，进一步减小了阀门打开后产生第一股蒸汽的时间，并且也最大化当其未加热时其能够从基座解除耦合地操作的时间。所述机载贮存器可以设置成以几种不同方式供水。例如，它可以简单地放置在设备的上部中(相对于设备正常使用的取向)，使得水由静水力供应。另一种替换方式是提供某种形式的泵，但显然这会为其带来需要能量源的缺点。在一组优选实施例中，机载贮存器是加压的。这可以通过例如压缩空气腔实现，但优选地机载贮存器是弹性充装的。在一组实施例中，所述机载贮存器通过弹力安装的活塞作用。在另一组实施例中，机载贮存器具有一个或者多个可扩展的壁。这些壁本身可以是可弹性扩展的和/或可以扩展到可弹性压缩的周围介质中。在一组实施例中，机载贮存器包括囊状物，优选地为设置在设备里以扩展到设备内的空间中的可弹性扩展的囊状物。这是尤其有利的，因为囊状物能够扩展到不规则成形的空间，这样较容易容纳在设备内而不影响外部设计。事实上，这一构思被认为本身是新颖的和有创造性的，并且，这样当从第二方面来看时，本发明提供一种包括在压力下存储水的水贮存器的无线的电移动设备，所述水贮存器包括设置为当其扩展时压力施加到其内的水的可扩展的囊状物。上述本发明的第一方面的任何必要的或者优选的特征都可以应用于此发明。因此，在一组实施例中该设备包括沸腾器，并因此可以是蒸汽熨斗、蒸汽清洁器、壁纸剥离器或者任何其它手持蒸汽生成设备。类似地，在一组优选实施例中，该设备设置为机载贮存器能够从相应的基站再次填充。机载贮存器，S卩，移动单元上提供的机载贮存器的容量能够设计成在必须补充之前脱离基座使用一定时间。方便地，这个时间与沸腾器和/或熨斗情况下的底板降低到用于有用操作的特定最小温度以下所用的时间有关。优选地，机载贮存器的容量足以提供生成多于10秒，优选地多于15秒，更优选地多于20秒的蒸汽的水。在一些实施例中，存储有足够的水以提供30秒或者更多的蒸汽。优选地，沸腾器包括水入口，电加热器，蒸汽出口和由与加热器热接触的至少一个表面所界定的蒸发空间，其中蒸发空间构造成沿远离水入口的方向呈现不断扩展的截面积。这相应于在蒸发空间内不断增加的内部体积和在此过程中表面积的相应增加以及水和蒸汽的温度的相应增加。根据这些设置，蒸发空间能够比较小地开始以提供水和蒸发空间的一个或多个被加热的表面之间的良好的密切接触以使水有效蒸发，而同时允许这样生成的蒸汽随着它流动离开水入口，例如到出口，扩展到不断增大的体积。在一些实施例中，蒸发空间非常浅，使水漫过的表面积最大化，从而提高蒸汽生成的效率。在一组示范性实施例中，蒸发空间的高度足够狭窄以防止形成水滴一例如，小于 3mm。在一些实施例中，蒸发空间具有恒定的，优选地浅的高度。在沸腾器的一些可能的实现中，蒸发空间在两个彼此紧邻的相似成形的表面之间形成。表面的分离提供了蒸发空间的高度，并因此在一组优选的实施例中，它们被小于3mm的缝隙分开。显然，当蒸发空间的高度恒定，由不断增加的宽度提供所述的不断扩大的截面，以提供所述蒸发空间的截面积沿远离水入口的方向的增加。在一些示范性实施例中，蒸发表面是凸的、凹的或者圆锥形。其它大致为二维或者三维的形式，例如扇形、三角形、半球形、 抛物线形、棱柱形、金字塔形和其它适当形式都能使用以提供所需要的不断增加的体积和表面积。当然，也可以使用其它更加复杂的形状以提供同样的效果，既在内部增加表面积且因此提高蒸发效率，又在外部最小化设备中的沸腾器所需的空间。然而，同样地，蒸发空间可以仅仅包括开放的腔一换句话说，它并非必须是狭窄的。界定蒸发空间的被加热的表面(以下称为“蒸发表面”)优选地是非平面的。这有利于在设备里的沸腾器所占的给定的体积内最大化可用的表面积。在一组优选的实施例中，蒸发表面的表面积(应用任何表面增强涂层之前测量)大于表面的最大平面投影(即， 占位面积)的1. 5倍，更优选地，大于1. 75倍，更有选地大于两倍。尽管在一组实施例中提供了格子或者网状物结构，蒸发空间可以是空的，直到它被填充水/蒸汽。在某些情况下，这能够通过提高被加热的有效面积来提高蒸汽生成的效率，并且也能够帮助减小莱顿弗罗斯特效应(Leidenfrost effect)(其中，当水与非常热的表面接触时，形成被蒸汽隔离层包围的小水滴)。在一组示范性实施例中，织造的金属网状物位于蒸发空间内。网状物结构可以轻微压靠蒸发表面，例如，如前所述地局限在两个面对表面之间，以使网状物的主要表面的端处(所述端处由网状物的织造元件的交替的上下关系产生)以相应地交替方式接触蒸发表面和面对的表面。用格子或者网状物填充蒸发空间能够帮助限制水滴流动，但是允许蒸汽较自由地通过，因此提高沸腾器的蒸发效率。在一组实施例中，使用一个或多个织造的不锈钢网状物，它有利地防腐蚀。然而，其它构造能够提供相似的有利的效果，例如，扩展的网状物、穿孔的材料、纤维材料等。附加地或可替代地，蒸发表面可以设有纹理、结构或者涂层，以在微观层面增加它的表面积和/或减轻莱顿弗罗斯特效应(Leidenfrost effect)。例如，表面可以包括台阶， 棋盘形镶嵌或者造出无数沟道或者小结构的纹理以增加表面积和在蒸发空间内流动的湍流。优选地，蒸发表面至少在其正常操作温度下是亲水的。在一组示范性实施例中，正常操作温度大于180°C。这可以是蒸发表面所用材料的自然特性，它可以通过适当的表面处理达到或者增强，和/或它可以通过适当的耐热涂层材料达到或者增强。当蒸发表面通过表面处理或者涂层成为亲水性时，处理的或者涂敷的表面应该是在一定温度下是亲水的， 否则在所述温度下没有处理或者没有涂敷的表面会发生莱顿弗罗斯特效应(Leidenfrost effect)ο
6
在一组实施例中，蒸发表面涂敷有包括沸石颗粒的涂层。优选地，所述沸石颗粒为纳米和微米量级。在一组实施例中，涂层包括铝硅酸盐颗粒。在一组示范性实施例中，颗粒有1318-02-01或者类似的CAS编号。优选地，这样的涂层包括粘合剂，其作为载体介质，以方便作为厚度在3微米到100微米之间，但是更优选地厚度在3微米和50微米之间的薄膜来应用。粘合剂优选地配制成使沸石颗粒的结构没有达到饱和，且利于形成有微孔特性的功能性膜层，改善表面湿润性并表现出与水接触的最小表面张力。在干燥或者固化以形成功能性涂层之前，沸石颗粒保持悬浮在粘合剂里。经硬化以形成功能性涂层，沸石颗粒此后由粘合剂包裹或者部分包裹以形成纳米和或微米量级的结构化的开放单元合成基质，其中沸石颗粒用作带有互相连接的纳米和或微米量级孔隙的支架，形成了部分开放和部分关闭的单元结构。在应用功能性涂层之前，沸腾器的内部表面可以通过表面粗糙化和除油来做准备，其中表面被研磨且限定的纹理导致有助于功能性涂层机械结合至准备好的表面，而且进一步形成纹理。这样的纹理能够影响功能性涂层的传热表面。优选的表面粗糙化的方法可以是高压喷砂或者喷射任何其它适合的底物以形成优选的精整度，然而，可以使用其它适合的方法。在一组实施例中，蒸发空间的至少部分构造成表现为中断的流动路径。有利地，这样的结构可以至少提供在最接近蒸发空间的出口的部分处，即，离水入口最远处。已发现这样的设置可以增强还未蒸发的水的蒸发并从物理上将未蒸发的水滴从蒸汽分离。申请人已发现，通过节流或者其它方式限制蒸汽流能够得到类似的效果。蒸发空间当然可以具有多于一个的蒸发表面。这可以是由于加热元件的分布，多个加热元件的提供，或者仅仅由于被直接加热的表面与另一个表面之间的紧密的热连接所导致的情形。在一组优选的实施例中，沸腾器构造为产生过热蒸汽。在一些优选的实施例中，沸腾器的温度为100-500°C之间，更优选的是105-380°C之间。优选地，沸腾器内产生的内部蒸汽压不应该大于进入其中的水压，否则水将无法进入设备，造成蒸汽流量随后下降和蒸汽输出中不必要的波动。一旦蒸汽通过蒸发空间，可以简单地允许蒸汽离开沸腾器。然而，在一组优选的实施例中，沸腾器包括收集蒸汽的装置。这允许它例如被引导到一个或者多个管以将其传送到其上设有沸腾器的设备的一个或多个蒸汽出口。优选地，收集蒸汽的装置包括用于捕获未蒸发的水滴的装置。例如，这可以是突出的出口管，促进通过腔壁引导的蒸汽经过方向变化，导致驱逐夹带的液滴。在一组优选实施例中，沸腾器划分为蒸发空间和蒸汽收集空间。在一组实施例中， 沸腾器被设置在沸腾器腔里的中间构件划分开。优选地，中间构件提供限定蒸发空间的其中一个表面。根据本发明上述方面的沸腾器可以有用地用于持续地生成蒸汽。然而，它特别有利于蒸汽是“根据需要”而被要求的设备，因为与例如加热元件用于加热整个水体的更传统的沸腾器相比，上述特征至少在其优选的实施例中允许从水初次进入水入口就非常迅速地产生蒸汽。为达到这个效果的一个重要因素是在压力之下将水供应到沸腾器，并且这样一组特别优选的实施例在包括用于将加压水供应到沸腾器的水入口的装置的设备中具有以上描述的那种沸腾器，或者甚至是只具有上述特征中的一些的沸腾器，它可以包括扩展的截面积的特征。如前所述，这样的设备例如可以包括电熨斗、蒸汽清洁器、壁纸剥离器或者任何其它手持蒸汽生成设备。对水施压的装置可以是任何以上讨论过的或者甚至任何其它的。供水压力优选地大于0. 5巴，例如，大于1巴并可以达到3巴或者以上。凡是沸腾器用于“根据需要”产生蒸汽，为了最小化以水填充和产生蒸汽之间的最初的延迟，有益的是当它不含水时，允许温度升高，并因此存储热能以能够用于尽快加热最初充入的水使其沸腾。在一组优选的实施例中，沸腾器适于存储的可用的能量，即可用来生成蒸汽的热能的量，大于20千焦耳，更优选地大于35千焦耳，并且更优选地大于50千焦耳。根据本发明提供移动设备和基座单元。对许多电设备，移动单元具有连接到基座单元的无线电连接是方便的。这可以是例如因为移动单元包括只需要当放置到基座单元上时进行定期充电的电池，或者，其可以是例如在水壶或者咖啡制作机的情况，电力仅需要短暂的时间，并且无线连接允许设备移动到需要的地方。在熨斗的情况下，尽管有许多可用的无线熨斗，且这些有明显的方便的优点，市场上的大部分的观点是无线熨斗，尤其是无线蒸汽熨斗，与有线版相比具有实质上较差的性能，因为根据定义，当熨斗在使用时，不能供应热。申请人已经认识到两种方式都有优点和缺点。因此，他设计了一个方案，以求实现两个方案的某些优点。因此根据本发明的一些实施例，提供用于将电力供应至移动电设备的适配器，所述适配器可操作于第一有线模式，其中适配器固定在设备上以准许当使用设备时供给电力和水，或者可操作于第二无线模式， 其中所述适配器固定到基座单元，使得适配器和设备之间的电和水的连接能够通过将设备放置到基座单元上或者靠着基座单元来建立，并通过提起或者移动设备使其离开基座单元而断开。因此，可以看到根据本发明的这些实施例，移动设备可以根据用户的需要操作在有线模式或者无线模式。例如，电熨斗的情况下，如果用户希望执行一系列轻松的熨烫任务，他或她可以方便地在无线模式下使用熨斗，并在更换要熨烫的衣服之间将其放置到适配器上以再加热并且再次填充机载贮存器。可替代地，如果出现繁重的熨烫任务，也许需要许多蒸汽，用户能够将适配器附接到熨斗，且当熨斗实际使用时享受到具有电力和水的供应的能力的益处。适配器可以设计成当不固定到设备上时直接放置在表面上，但是在一组优选的实施例中，它设计成替代地固定至基座单元。适配器可以直接连接到适当的电源插座以提供电力，但是，优选地，其连接到基座单元，而基座单元顺次连接到电源插座。水从基座单元的贮存器供应到移动单元。当没有耦合适配器时，提供水的供应允许操作于无线模式，此时使用移动单元里的水贮存器，并且当设备再放置到适配器上时再补充水给水贮存器；或者有线模式，此时能够供应水和电以准许更持久和/或更高的使用性能。在某些实施例中，将水从适配器供应到移动单元的装置包括位于连接的任意一侧的阀门装置，以当适配器和设备没有连接时、 在连接过程中、或者已经连接好时，防止从适配器或者从设备泄漏。移动单元和基座单元需要设计成它们不会无意中一个从另一个断开连接。如果只建立电连接时，仅通过设备的重量比较容易达到这一点，所述设备重量通常比用于在电触点之间保持良好的电连接所必需的弹簧力大得多。然而，当也提供水连接时，尤其当在巨大压力下供水时，单独设备的重量不足以确保维持牢固的连接，因为用以保持各个阀门打开所需的力和水压所施加的力以及电触点弹簧力都倾向于导致连接器分离。因此，在本发明的一些实施例中，基座单元和/或移动单元构造为防止它们之间的连接不必要的断开。在一些实施例中，能够通过将移动单元固定到基座单元的装置提供这样的构造。事实上，这可以仅仅是与能够将适配器固定到移动单元以使用在有线模式下所用的装置一样的装置。然而，这被认为是对用户来说比较不方便的，因为它需要在从基站提起或者移动移动单元之前积极断开夹子或其它紧固装置，这削减了与无线设备相关的一些便利的优点。因此在一组实施例中，基座单元和移动单元包括用于防止沿大致平行于连接的轴线的方向分离的装置，但是它准许沿与所述轴线不平行的方向移除设备。在这样的实施例中，基座和移动单元的构造防止在倾向于分离连接器的加压供水的力和/或电连接器的接触力的作用下断开连接，同时仍允许用户仅仅通过沿适当的方向提起移动单元而从基座移除它。实现这一点的一个可能方式是在基座单元上设有凹陷，通过凹陷的远端壁的倾斜或者旋转动作可以将设备安置于所述凹陷中，或者甚至任何其它机械装置，防止沿着连接器轴线(即，放置或者移除移动单元所需倾斜动作的切向)的移动。另一个例子是移动单元或者基座单元之一上的钩子或者脊与另一个上的相应特征相配合。如上所述，当有相对大的力倾向于分离连接器时，例如，当连接器包括加压水连接器时，这一方案尤其有利。在一组示范性的实施例中，倾向于分离连接器的力大于移动单元的重量的四分之一。在这样的应用中，单独依靠移动单元的重量以提供给连接器闭合力是不可取的，因为比较显著的反作用力能导致难于形成可靠连接，并能使连接在受到轻柔的敲打或震动时不稳定。由于根据以上所述的方案，不再需要依靠移动单元的重量来提供连接器上的闭合力，关于设备放置于基座单元上的取向，系统设计者有更多的自由。因此，无需在适合设备立于其上的移动单元的面上设有无线的水的和可能的电连接器，它们可以通过不同的表面应用。以电熨斗的情况为例，无线连接器可以设于熨斗的后端，当熨斗在使用中空置时立于该后端上，但是当放在基座上时，熨斗可以以较接近水平的角度或者甚至完全水平地放置。 因此，在一组实施例中，提供了在具有与垂直方向成小于45°的角度的表面上具有电力和水连接的无线基座单元。可以为电力和水提供完全独立的无线连接器。然而，这可能使移动单元与基座单元匹配更困难，因为可能需要两个分离的连接器之间同时对准。在优选的实施例中，为电和水连接提供互相对准的配合部分，本技术领域中通常称为公共锥旋装置。换句话说，有单个的引导对准系统来控制设备在接合或者脱离接合时接近基座单元的方向。在一组优选的实施例中，连接设置为使得在一对连接器之间的物理接触建立并且使它们随后朝向它们的完全对准的轴线之后，另一对连接器之间的物理接触建立。在当最早建立接触时一对连接器具有比另一对连接器更大的对初始角度的容限时，具有类似这样的顺序接触是有益的。例如，对初始角度的容限，通常称为锥旋角，电连接器倾向于比水连接器的大。水和电连接器可以并排设置。然而，在一些实施例中，它们设置成一个在另一个的上方，即，当熨斗或者其他移动单元在基座单元上时，一个的高度高于另一个。这是有益的， 因为如果基座单元在垂直面内提供对准，它限制了用户必需要实施的对准的程度。
在一组实施例中，可以在移动单元和基座部分之一上的凹形构造中提供每个连接器的一半，在基座单元和移动单元中的另一个上的相应凸形构造中提供连接器的另一半。本发明各个方面的一些组实施例中，当无线移动单元放置到基座上时，基座单元用于将加压的供水提供给无线移动单元。在一些这样的实施例中，基座供水是持续加压的， 因为根据优选的实施例，这允许设备中的加压的机载贮存器重新充填。正如前面提到的，即使在基座和移动单元构造为用于防止当移动单元完全接合到基座上时水压导致连接器分离的方案中，水压的存在和保持各个阀门打开所需的力仍然使用户较难将连接器连接。这些都附加于电连接器里的弹簧触点所施加的力。在一组实施例中，基座单元设有用于当用户正在将无线设备连接到基座单元和可选地从基座单元断开连接时对加压供水减压的装置。当然有许多方法可以做到这一点。例如，可以采用用户手动干预，例如，按下按钮。然而，优选地，基座单元设置为用以检测移动单元何时达到与其接合。有一些方式可以做到这一点，其中使用光、磁、电容式传感器等，但是，优选地，设置简单的微动开关以在设备达到接合时操作。这可以是用于减压的电微动开关，例如通过降低泵的速度或关断泵，或者直接的机械装置，例如关闭阀门或者节流阀以限制或者停止水流。通过前面的描述将意识到，基座和移动单元之间的耦合可以通过附接所描述的类型的可释放的适配器，或者简单地以合适的方式将移动单元放置到基座单元上来实现。根据本发明的所有实施例，供应给或者存储于移动单元的加压的水的压力优选为至少0. 5巴，优选地为至少1巴，并且在一些情况下大于3巴。
现将参照附图仅以示例方式描述本发明特定的优选的实施例，其中，图1是根据本发明的一个实施例的熨斗的透视图；图2是用于将电力和水供应给图1所示的熨斗的适配器的视图；图3是示出了配有适配器的熨斗的内部部件的剖视图；图4是与图3相似的视图，为清楚起见移除了一些内部部件；图5是构成水和蒸汽系统的内部部件的视图；图6是两个压力蓄积器的放大的截面图；图7是紧凑型蒸汽生成器模块的放大的视8是移除了外盖的蒸汽生成器的分解图；图9是贯穿蒸汽生成器的截面图；图10是贯穿蒸汽生成器的另一个截面图；图11是参考图1到10描述的在有线模式下操作的熨斗和基站的透视图；图12是构造为用于无线模式下的熨斗使用的基座的视图；图13是放置在基座上的熨斗的视图；图Ha-e示意性地示出了两个压力蓄积器或者其中任一个的各种可替换的实施例。
具体实施例方式图1是蒸汽熨斗1的外部视图，它体现了本发明的几个方面。在图1中，可以看到主体2、电热底板4和把手6。温度选择旋钮8设置在本体2上把手6下方。另一个旋钮10 设置在把手6的前部，以允许用户控制熨斗供应的蒸汽量(可替换地，它可以仅仅允许打开或者关闭蒸汽)。在熨斗的后部是无线电连接器24(此处是申请人的P75无线电连接器组的公头部分，但是当然可以使用任何其他的合适的连接器)和水连接器26。图2示出了用于连接到熨斗后部，用于将电力和水供应给熨斗的适配器单元12。 适配器包括外部本体14。从本体14的一面伸出的是申请人的P75无线连接器组的母头部分16。电连接器16的上方是包括阀门20的水连接器18。脐带式线缆22将适配器12连接到基座单元(未示出)，且内部带有分别绝缘的电线和用于运水的管路。这些分别连接到电连接器16和水连接器18。图3和4示出了连接有适配器12的熨斗的剖视图。这样，在熨斗的后部，电连接器16J4相配合，水连接器18、26也如此。水连接器部分18 J6构造为使得当它们密封地互相连接时，压力作用在阀门20和熨斗一侧的连接器部分沈里的相应阀门(未示出)，以使水流动。分别位于每个水连接器1836上的阀门防止当适配器12从熨斗分离时水渗漏。在熨斗的底板4的内表面上是元件块观，在其内部设有与传统做法一样的用于加热底板4的电阻加热元件。从图4中可更清楚地看到，底板元件通过恒温装置30连接到电力入口 M，但是恒温装置30与底板元件有良好的热接触。温度控制旋钮8连接到恒温装置 30以切换电源开和关，并设置恒温装置以提供底板4的理想的温度范围。沸腾器模块52也可以看见。现在将参考图5来描述熨斗里的水和蒸汽系统，在图中熨斗的其它部分为了清楚而移除。短的柔性管32将水入口连接器沈连接到T型连接器34，其杆部连接到压力蓄积器36，使用中其形成机载水贮存器，将在下面进一步对其进行更详细的解释。另一个短管 38将T型连接器34连接到位于第二压力蓄积器42上的第二 T型连接器40，第二压力蓄积器42使用中作为水涌存储器，将在下面进一步对其进行更详细的解释。图6更详细地示出了两个压力蓄积器36，42的截面图。从此图中可以看到，在每个压力蓄积器36，42里面分别有弹簧加载的活塞37，43。这些活塞37、43为各自的蓄积器中储存的水施加压力。施加的压力取决于相应弹簧的弹簧力。在这个实施例中，浪涌蓄积器42中的活塞43的弹簧力大于机载贮存器蓄积器36里的活塞37的弹簧力。这意味着一旦浪涌蓄积器42在供水初期清空了，它不会由机载贮存器蓄积器36再次填充。较长的一段柔性管44将浪涌蓄积器42上的T型连接器40连接到可变阀门46， 可变阀门46通过用户可操作的蒸汽旋钮10来操作。可替换地，可以使用简单的开关阀门。 阀门46的下游还有另一根管48，管48另一端连接到沸腾器模块52的入口 50。下文中将参考图7至图10更详细地描述沸腾器模块52。沸腾器模块的蒸汽出口 M连接到另一根管 56，管56将由沸腾器模块52排出的蒸汽运送到形成在底板4的上侧上的元件块观中的增压区(plenum)(参考图幻，再从那里通过底板中的多个孔排出。下面将参考图7至图10更详细地描述新型沸腾器模块52。图7示出了沸腾器模块52的外观。沸腾器52主要由耐热盖58覆盖，其例如由一层或者多层云母制成，但也可以由任何适当的物质制成。在模块的右手下方区域(从图7看)，可以看见水入口 50和带
11有护套的电阻加热元件60的端部。提供突出的金属连接器62 (在本技术领域已知为不发热引线(cold tail))以实现到元件60的电连接。在图7的左手边可以看到，在元件的另一端提供类似的不发热引线64。靠着沸腾器的下部本体构件70上的法兰68 (见图8)设有高温调节器66。在图7的左手上部，可以看到蒸汽出口 M。现在特别参考图8，可以看到沸腾器的主要部位由四个主要部分组成下部本体构件70、相应的上部本体构件72和可以全部由非铁压铸金属或者其他适合的材料制成的中间圆锥形构件74，和例如由不锈钢制成的圆锥形网状物层76。组装时，上部和下部本体构件70、72通过适当的方式夹紧在一起，这样在它们之间保持中间圆锥形构件74和网状物圆锥件76。虽然为了清楚省略了，但在上部和下部本体构件72、70之间提供了适当的耐热密封件。可以看到在内部，下部本体构件70限定了接收中间圆锥形构件74的圆锥形腔78。 腔78的内壁形成有一系列同心环形台阶，其目的将在后面解释。圆锥形构件74在其表面离开腔78的壁恒定量距离以形成狭窄的蒸发空间。蒸发空间由网状物76填充，它足够厚以接触狭窄间隙的两侧的表面。图9示出了组装模块52的截面。这幅图示出了下部本体构件70具有比上部本体构件72厚得多的壁，因为它们容纳嵌入式的加热元件60。它在制造过程中铸造在下部本体构件中，已从图9中省略，所以只能看到它形成的通道80。加热元件60嵌入到下部本体构件70的壁内可以在图10中看到。元件是近似螺旋状的，使其包裹围绕下部本体构件70形成的圆锥形腔。这保证了腔78的下部渐缩的壁的均勻热分布。在蒸汽腔78的最低点是穿过下部本体构件70的壁的另一个通道的开口 82，所述通道与水入口 50流体连通。在腔78的顶部，有由一短段管84形成的蒸汽出口，所述管84 向下伸入腔78，并与穿过上部本体构件72的狭窄通道86流体连通，并与蒸汽出口 M相通。从图8、9和10可以看出，中间圆锥形构件74包括实心的下部88和围绕它的上部的一系列孔90。网状物圆锥件为了清楚的目的已从本图省略。应当理解的是，网状物圆锥件和中间圆锥形构件都不是必要的。内部传热表面(即腔78和中间圆锥形构件74的壁)涂有功能性热弹性表面涂层， 它增强了对水的传热。涂层提高了水对热的吸收速度，尤其是在操作温度高于160°C而低于 380°C时。替代的，功能涂层可以选择性地只施加于腔壁78的下部渐缩的部分和中间构件的实心部分88之间的蒸发空间的内部。腔的设计便于在组装前的这种简单的选择性施加。 涂层可以单一涂层施加。但为了确保它的耐用性，可能必须随后在高温下固化它。施加方法不必是复杂的，且不需要复杂的装备即可完成，例如，通过喷涂、刷涂、滚涂或者任何其它适当的方法。然而，可以采用其它方法，如电解、静电、等离子、热喷涂、真空沉积、旋转涂覆、 溶胶凝胶工艺、蒸发和其他方法。功能性涂层提供了亲水表面，且通过为涂覆的表面提供微结构来大幅增加蒸发空间的可用的传热表面面积。微表面和部分子表面结构由涂层形成，因为它形成了表面基质和微纹理表面。另外，涂层有热冲击弹性，牢固地附着内表面并优选地抑制腐蚀。可以看到，沸腾器的内部构造有传热表面，通过使用例如在纳米和微米量级之间的尺度上操作来提高传热效率的功能性涂层，所述传热表面构造为在不同量级操作。涂层所施加的表面构造成给微观和宏观量级之间操作的涂层提供纹理。另一方面，带台阶的表面结构用于在宏观量级增强传热。因此，蒸发空间用作为复杂传热表面/基质，由功能性涂层提供的在微米和纳米量级的其它复杂传热表面/基质相互作用。带台阶的结构也能够帮助涂层附着。沸腾器的各种内部区域，内腔和开口设置为对内部水/蒸汽流创造预定的变化的阻力，也提供优先的流向，其中区域通常构造成相应于流体的温度和其性质，提供顺序增加的容量。因此，当流体通过腔向出口前进时，在腔中的对流动的障碍和阻力在减少。该构造是使得沸腾器设备内部生成的内部蒸汽压力不大于进入设备的水压。这避免了水无法进入设备而导致随后蒸汽流量下降和蒸汽输出的不想要的波动。图11示出了构造为在有线模式下使用的熨斗1和相应的基站91。基座单元91的大部分体积被可在入口壶嘴92填充的内部水贮存器占据。水出口管延伸进入水贮存器，并终止于钠、钾或者氢形式的去除矿物的过滤器。出口管连接到电动泵(未示出)，所述电动泵能够将水从贮存器沿着脐带式线缆22里的管泵送到适配器12 (见图幻的水出口 18。这样的方案包括减压阀，它能够在水位以上或者以下向水贮存器开启。如果系统的任何部分出现堵塞，这防止压力危险的积累。如果泵连续运行，它也防止泵停转，泵停转将导致过加热并降低其可靠性。过滤器设置在贮存器和泵之间，但是这不是必须的。使用这样的阀门所固有的水循环也有益于改善水过滤。基座单元顶部上是熨斗的支座，它包括缓缓倾斜和弯曲的基座部106和与基座部 106成直角的直立部108。在使用中，基座部106面向熨斗的底板，熨斗的后部倚靠直立部 108。直立部108成形为使它刚好适合接纳适配器12。在直立部的后部是用户可操作的旋钮94，旋钮94能够推进或者拉回锁销96，该锁销用于当熨斗在下面将参考图12解释的无线模式下使用时将适配器12锁定到直立部108。在基座单元91的另一端设有具有C形截面的可转动的夹子98。正如后面将参考图13进行解释的，这接纳熨斗的底板4的尖端。稍微低于此处，有微动开关110突出于基座部106，它能够检测何时熨斗放置到了支座上。当然，任何其它的接触式或者非接触式的传感器装置也都可以替换使用。尽管图11中不可见，还设有电线用于将底座单元连接到主电源插座。这为泵提供能量，也通过脐带式缆线22为适配器12提供电力供应。在图11中，熨斗使用在有线构造。在此构造中，适配器12固定在熨斗1的后面， 这样当熨斗在使用时，能够从基座单元91供应水和电。在图12中，适配器12替代地通过使用锁销96而固定在基座的直立部108，以允许在无线模式下使用熨斗。在此模式下，只有当熨斗放置在基座单元91上时，水和电才供应给熨斗。图13示出了放置在基座上的熨斗1。这里可以看到的是，当可转动的夹子98中接纳了底板4的尖端时，这使得夹子旋转并锁定它，防止其轴向运动偏离固定到基座单元直立部108的包含有无线连接器18J4的适配器12。这防止熨斗1和适配器上的无线连接器分别受到分离力而分离，所述分离力由来自泵的水压、阀门压力和电接触力形成。C形截面的夹子98防止熨斗1相对于直立部108沿与底板4的平面平行的方向，即沿平行于水和电无线连接器的轴线的方向运动。因此，这防止这些连接器的分离的倾向。然而，通过倾斜熨斗1使其离开夹子98而移除它和枢转它使其进入夹子98而重新放置它，能够轻松实现熨斗的放置和移除。当然，可以使用许多其它的构造来达到这个效果。图1 到e示意性地示出了设置在熨斗里的一个或者两个压力蓄积器(参见图6) 的其它可能的实施例。图Ha和14b示出了压力蓄积器116，它在水接纳空间120和诸如具有低压缩形变的弹性材料的可压缩介质122之间有柔性的内部膜118，内部膜118将蓄积器的内部空间划分开。这意味着当水填充空间120时，介质122被压缩，但是反过来对水施加了反作用的压力来对水加压。图14c示出了对此的变形，其示出了蓄积器116’的壁不需要是常规的形状，因此能够设计成装配于设备中的不规则形状空间，从而最大限度地利用可用空间。图14d和He 示出了相似的方案，其中当用水填充囊状物1 时，它能够扩展到可压缩介质122中。囊状物1 本身可以是弹性可扩展的，以使当填充它时增大对水的压力。熨斗的操作现在将参考图1到12来描述。首先将描述无线模式下的操作。参考图12，适配器12通过锁销96 (不可见)固定到基座单元的直立部108。为开始操作，熨斗1放置在基座单元上以使适配器的电力和水无线连接器16、18分别与熨斗的相应连接器部分M、26相接合。在这个实施例中，当熨斗放置在支座上时，微动开关110检测到它的出现，这开启泵以开始向熨斗中泵入水。可替换地，泵能够连续运行(在这种情况下，微动开关可以省略)。水泵送经过脐带式缆线22中的水管、通过无线水连接器18、26的打开的阀门且因此泵入熨斗里的水系统。由于当熨斗在基座上时，用户操作的可变阀门46应当关闭，泵产生的水压抵抗各个弹簧加载的活塞37、 43施加的力填充机载贮存器蓄积器36和浪涌蓄积器42。一旦蓄积器36、42和各种管32、 38、44被水填充，系统被充分加压，且来自基座中的水箱92的水流停止。如果提供减压阀， 那么这将起作用以令水转向以在贮存器内部循环。当熨斗1在基座91上时，电力通过脐带式缆线和无线连接器部分16J4供应，以加热底板元件(未示出)。如本领域中所公知的，这种加热根据温度控制旋钮8的设定通过恒温装置30来调节。独立于底板元件的加热，电力也供应给有护套的电阻加热元件60，它嵌入在沸腾器的下部本体构件70中。这由单独的高温调节器66控制，它允许沸腾器达到高得多的温度，例如，160°C到380°C之间。虽然没有示出，一个或者多个指示灯或者其它形式的指示可以提供给用户，以指示水系统已经充满，底板已经达到设定的温度和/或沸腾器已经达到预定的温度。然后用户可以从无线基座提起或者移动走熨斗，从而断开它们之间的电和水连接。仍留在基座单元上的适配器12上的无线连接器18中的阀门20防止脐带式缆线中加压的水漏出。熨斗一侧的连接器26中的类似的阀门防止从熨斗中的加压的系统泄漏。从基座提起或者移动走熨斗也导致微动开关110再次打开，并从而关闭泵，除非它构造为连续运行。底板4和其元件的显著的热质量意味着底板4的温度保持足够高以在合理的时间内能执行有效的熨烫。正如将在下面描述的，如果用户在使用熨斗期间需要蒸汽，他或她只需操作旋钮10以打开阀门46，阀门46允许水流入沸腾器52。当阀门46第一次打开时，会有主要来自浪涌蓄积器42的压力下的水涌。这个初始水涌快速地填充沸腾器52以使蒸汽很快生成。这通过沸腾器，尤其是下部本体部70的高热容量增强，由于调节器66允许其达到高温，结果允许存储大量热能。此浪涌的结果是，沸腾器几乎填充到了它的容量，并且和下部本体部的高初始温度一起，以比稳态蒸汽产生速度快的速度产生蒸汽“喷射”(“whoosh”)。现在将参考图8到10更详细地描述沸腾器模块52的操作。水首先通过入口 50 进入沸腾器。水流经沸腾器70的下部本体部里的内部管道(未示出)。当水流经这个管道时，其会被预热，这样当它进入沸腾腔时，它的温度显著上升到高于周围环境(但是低于沸点)。水通过圆锥形沸腾腔78顶端的开口 82进入圆锥形沸腾腔78。水由压力驱使，该压力最初由浪涌蓄积器42提供，之后由机载贮存器蓄积器36提供。由于水被施压，迫使它进入腔78的带台阶的壁和中间构件74的实心中心部88之间的狭窄间隙。这提供了极其有效率的表面积体积比，这允许相对大量的水从相对小的沸腾器容积蒸发为蒸汽。腔78的圆锥形壁与相应的圆锥形构件88之间限定的蒸发空间的形状意味着当水沿着圆锥体向上行进时，蒸发空间的截面积沿远离入口 82的方向增加。这个增加的体积允许蒸发过程中产生的蒸汽的膨胀，并因此限制了压力积累引起水的流入速度减小的倾向。这个非常狭窄的蒸发空间、带台阶形式的腔壁和施加于腔壁和中间构件74的沸石涂层一起用于减轻莱顿弗罗斯特效应(Leidenfrost effect)，以使这个效应不会对蒸发速度产生显著影响。产生的蒸汽从腔78的下部部分和中间构件74之间的蒸发空间通过一系列形成在后者中的孔90逸出。这些蒸汽的压力迫使它从腔78的顶部中的出口管84逸出。由于出口管84稍微突出到腔78内，这有助于捕获到蒸汽中夹带的任何小的剩余水滴，使这些落到中间构件74的中心部88上并被蒸发。离开蒸汽腔78的蒸汽是过热的。蒸汽通过内部管道86到蒸汽出口 54，并从那里到蒸汽管56，以通过底板中适当的孔(未示出)排出。显然， 通过操作旋钮10来改变可变阀门46打开口的程度，并从而改变水进入沸腾器52的流量， 用户能够调节蒸汽生成的速度。如上所述，在用户通过旋钮10打开阀门46之后，浪涌蓄积器42提供初始水涌以尽快地填充沸腾器52里的蒸发空间以使蒸汽很快地产生(不到几秒钟)。此后，水由机载贮存器蓄积器36供应。这将持续供应施压的水直到机载贮存器不再弹性地充装。在一个例子中，此机载贮存器36的容量设计为以最大速度提供蒸汽(即，阀门46完全打开)约 30秒。当然，沸腾器中能够存储的热能也是相关因素，因为它必须充足以蒸发存储在蓄积器 36,42中的所有的水。由于浪涌蓄积器42中的活塞43的弹簧力比机载贮存器蓄积器36的相应活塞37的弹簧力大，一旦浪涌蓄积器42已被清空，它不会被机载贮存器蓄积器36再次填充。一旦用户已经使用完所有的蒸汽或者底板温度已经大大降低，熨斗可以简单地再放置到基座单元91上以补充蓄积器36，42，并再次加热底板元件和沸腾器元件60以准许下一轮的使用。无线使用显然是方便的，尤其是要完成相对轻松的熨烫任务或者对蒸汽有相对较低的要求时。然而，在某些情况下，对用户来说更方便的是能够连续熨烫，尤其是使用蒸汽， 而不必持续地将熨斗再次放置到支座上。为了达到这个目的，通过使用锁销释放旋钮94，适配器12可以简单地从基座单元的直立部108释放，且替代地夹到熨斗的后部，如图3、4和 11所示。这种模式下，不需要机载贮存器蓄积器36，它仅仅保持部分或全部充满。适配器里的微动开关(未示出)使得基座单元里的泵持续运行，以使系统能够保持于必须的压力。 浪涌蓄积器42仍然起重要的作用，当阀门46打开，浪涌蓄积器42提供额外的水流最小化蒸汽产生的延迟。由于有持续的电和水连接，如果用户愿意的话，蒸汽可以持续产生。类似地，底板温度能够保持在温度调节旋钮8设定的范围。因此，本领域普通技术人员将明白以上描述的本发明的各种方面的实施例提供了极其有效和多功能的蒸汽熨斗，它提供高蒸汽压的性能，但是能以比传统加压蒸汽生成器熨烫系统低得多的成本来生产。而且，根据手头的任务灵活地在有线和无线模式之间转变是尤其有利的。尽管本发明已经描述了一个蒸汽熨斗实施例，本发明的许多方面和特征可以应用到许多不同类型的设备，尤其是其它生成蒸汽的设备，例如蒸汽清洁器、壁纸剥离器和其他手持蒸汽生成设备。与上述详细描述的实施例或者实际上本文提到的任何其它实施例相关的提及到的特征可以等同地应用到任何其它实施例并且申请人具体地设想了对这类特征的结合。因此本发明的任何特征应该视为可独立应用的，并且不局限于提到的具体的实施例中的应用，除非另行指出。
权利要求
1.蒸汽生成设备，包括基座单元和能够可释放地耦合到所述基座单元的手持移动单元，其中所述基座单元包括用于水的基座贮存器；以及用于当所述移动单元耦合到所述基座单元时，将水从所述基座贮存器泵送到所述移动单元内的泵；并且其中所述移动单元包括 沸腾器；以及适于在压力下存储从所述基座单元接收到的水并且在用户可操作的阀门的控制下将水传送到所述沸腾器的机载贮存器。
2.如权利要求1所述的设备，其包括电熨斗。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述移动单元包括由独立于所述沸腾器的电加热器加热的底板。
4.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器设置为当没有水流时允许其达到较高的操作温度。
5.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器是加压的。
6.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器是弹性充装的。
7.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器通过弹力安装的活塞作用。
8.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器具有一个或多个可扩展的壁。
9.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器包括囊状物。
10.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述机载贮存器的容量足以提供生成超过10、15、20或者30秒的蒸汽的水。
11.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述泵设置为当所述设备开启时连续操作。
12.如权利要求11所述的设备，其包括用于当不需要将水传送至所述移动单元时将泵送的水改道送回所述基座贮存器的装置。
13.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括水入口、电加热器、蒸汽出口和由与所述加热器热接触的至少一个表面所界定的蒸发空间，其中所述蒸发空间构造成沿远离所述水入口的方向呈现扩展的截面积。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述蒸发空间具有狭窄得足以防止水滴形成的高度。
15.如权利要求13或14所述的设备，其中所述蒸发空间具有恒定的高度。
16.如权利要求13至15中的任一项所述的设备，其中界定所述蒸发空间的所述被加热的表面是非平面的。
17.如权利要求13至16中的任一项所述的设备，其中所述蒸发空间内设有格子或者网状物结构。
18.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括设有纹理、结构或者涂层以增加其表面积的蒸发表面。
19.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括在其正常操作温度下是亲水的蒸发表面。
20.如权利要求19所述的设备，其中所述正常操作温度大于160°C。
21.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括涂有包括沸石颗粒的涂层的蒸发表面。
22.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括构造成表现为中断的流动路径的蒸发表面。
23.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器包括用于收集蒸汽的装置。
24.如权利要求23所述的设备，其中所述用于收集蒸汽的装置包括用于捕获未蒸发的水滴的装置。
25.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述沸腾器被中间构件划分为蒸发空间和蒸汽收集空间。
26.如权利要求25所述的设备，其中所述中间构件被加热。
27.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述基座单元和/或所述移动单元构造成防止它们之间的连接不必要地断开。
28.如权利要求27所述的设备，其中所述基座单元和移动单元包括用于防止沿大致平行于所述连接的轴线的方向分离的装置，但是它准许沿不平行于所述轴线的方向移除所述设备。
29.如前述任一项权利要求所述的设备，其中基座单元和所述移动单元具有用于电力和水的互相的无线连接器装置，其中所述电力和水的连接设有互相对准的配合部分。
30.如权利要求四所述的设备，其中所述电力和水的连接设置为使得在一对连接器之间建立物理接触并且使它们随后朝向它们完全对准的轴线之后，另一对连接器之间建立物理接触。
31.如权利要求四或30所述的设备，其中所述电力和水的连接器设置成当所述移动单元在所述基座单元上时，一个比另一个高。
32.如前述任一项权利要求所述的设备，其具有用于电力和水的互相的无线连接器装置，其中所述基座单元设有用于当用户将所述移动设备连接到所述基座单元时为加压水供应减压的装置。
33.如权利要求32所述的设备，其中所述基座单元设置成检测所述移动单元何时与它相接合。
34.如前述任一项权利要求所述的设备，其包括用于将电力供应给所述移动单元的适配器，所述适配器可操作于第一有线模式，其中它固定到所述移动单元上以准许在使用所述移动单元时电力得以供应，或者可操作于第二无线模式，其中所述适配器和所述移动单元之间的电连接能够通过将所述移动单元放置到所述适配器上或者靠着所述适配器来建立，并且通过提起或者移动所述移动单元离开所述适配器来断开。
35.如权利要求34所述的设备，其中所述适配器设计成固定至所述基座单元或者另一个基座单元。
36.如权利要求34或35所述的设备，其中所述适配器连接到所述基座单元。
37.如所述的设备，其中所述适配器还设置为向所述移动单元供应水。
全文摘要
例如电熨斗的蒸汽生成设备包括基座单元(91)和能够可释放地耦合到所述基座单元的手持移动单元(1)。所述基座单元包括用于水的贮存器和用于当所述移动单元耦合到所述基座单元时将水从所述贮存器泵送到所述移动单元内的泵。所述移动单元包括沸腾器(52)和用于水的机载贮存器(36)，其中机载贮存器(36)适于在压力下存储从基座单元(91)接收到的水并且在用户可操作的阀门(46)的控制下将水传送给沸腾器(52)。
文档编号D06F75/14GK102369319SQ201080014669
公开日2012年3月7日 申请日期2010年2月4日 优先权日2009年2月5日
发明者史蒂文·安东尼·阿什顿, 尼古拉斯·爱德华·吉布斯, 文森特·约瑟夫·加维, 马克·吉布森·柯林森 申请人:施特里克斯有限公司