CN101443510B

CN101443510B - 熨斗底板

Info

Publication number: CN101443510B
Application number: CN2007800176685A
Authority: CN
Inventors: C·M·贾纳基拉曼; 姜勇; J·J·范德伯格
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: WO2007135631A2; KR101376554B1; CN101443510A; BRPI0711842A8; US8166681B2; WO2007135631A3; BRPI0711842A2; JP5178711B2; US20090165341A1; RU2008149524A; EP2024557B1; KR20090021276A; RU2417280C2; JP2009537209A; EP2024557A2

Abstract

一种熨斗底板(101)包括金属层(102)、非铁磁层(104)和夹入于金属层(102)与非铁磁层(104)之间的铁磁层(103)。熨斗底板(101)使用于基于感应加热的无绳熨斗(100)中。来自位于对熨斗进行搁置和充入能量的底座(108)中的感应线圈(109)的电磁场可以穿越非铁磁层(104)并且高效地加热铁磁层(103)。形成熨板的非铁磁层(104)保证向金属层(102)的均匀传热以用于有效无绳熨烫的良好汽化性能。

Description

熨斗底板

技术领域

本发明涉及熨斗底板(soleplate)、更特别地涉及在基于感应的无绳熨斗中使用的熨斗底板。

背景技术

无绳熨斗允许在活动熨烫阶段过程中无需通过绳线将熨斗连接到电源即可熨烫。

这样的熨斗通常具有内部加热单元。无绳熨斗通过在熨斗在未执行熨烫时搁置于其上的底座中设置的电磁感应线圈来接收必要能量。感应线圈加热熨斗，从而后继熨烫的活动阶段所必需的能量积累于熨斗中。

在熨斗中可用的能量用于加热熨斗底板。如果熨斗还被设计为生成蒸汽，则最大蒸汽速率取决于在熨斗中可以存储的能量。通常，在约15-20gm/min的蒸汽速率，一半能量需要用于熨烫过程，而另一半能量需要用于生成蒸汽。在电磁感应加热设备中可以高效加热的金属是铁磁金属。通常，此类金属的导热性不佳。这造成不均匀的热分布。另外，比如铁和不锈钢这样的金属具有高比重，因此使无绳熨斗沉重并且难以使用。另外，这些金属不能模具浇铸，这限制了将钢用于整个熨斗底板。

JP01313100描述了一种基于感应的无绳熨斗，其中铁磁层与由具有良好热导率的物质例如铝制成的层接合。这两个层一起形成熨斗的熨斗底板。与熨斗的壳背向的并且与衣物接触的铁磁层还形成熨斗的熨烫板。当铁磁材料用于熨烫板时，所述熨烫板由于向金属层的传热不足而变得很热。当熨斗放置于底座上进行充入能量时，是在无绳熨斗的一侧测量温度以控制将向熨斗供应的功率。当这一侧由于不均匀传热而变得很热时，功率被切断，从而使熨斗底板的顶部变冷。在这样的情况下，在熨斗中积累的能量可能不足以生成蒸汽。另外，当熨烫板变得很热时，待熨烫的衣物由于温度过高而被烫坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够通过电磁感应来高效地加热的并且可以保持热量用于高效无绳性能的熨斗底板。

这一目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中概括了本发明的进一步发展和优选实施例。

根据本发明的第一方面，提供一种熨斗底板，该熨斗底板包括金属层、非铁磁层和夹入于金属层与非铁磁层之间的铁磁层。在底座中通常提供感应线圈并且在熨斗搁置时使用感应线圈来加热无绳熨斗。保证铁磁层并不与感应线圈最近而是由非铁磁层居先，即非铁磁层在铁磁层与感应线圈之间。形成熨板的非铁磁层保证向金属层的均匀导热以用于有效无绳熨烫的良好汽化性能。由于非铁磁层不能被加热，可以对熨斗有效地进行充入能量，这保证熨斗底板足够热以进一步熨烫。在熨斗中积累的能量足以生成蒸汽。由于熨板未变得非常热，所以待熨烫的衣物不会由于温度过高而烫坏。铁磁材料可以是任何可感应加热材料。通过铆接和/或钎焊和/或通过扩散粘结将铁磁层与金属层接合，并且有基于金属的高热导率软膏介于所述层之间。这些可供选择的处理步骤是得到很好验证的接合不同金属的方法。另外，金属填充的粘合剂提供具有高热导率的结合和良好热接触。

非铁磁层具有不大于一个表皮深度的厚度，而铁磁层具有至少三倍于该表皮深度的厚度。任何层的厚度由表皮深度来限定。

表皮深度可以计算如下：

δ = \sqrt{\frac{ρ}{π * f * μ}}

其中：

δ是以米为单位的表皮深度，

ρ是以微欧姆米为单位的层的电阻率，

f是以赫兹为单位的线圈中的电流频率，

μ是以亨利/米为单位的层的绝对磁导率。

选择非铁磁层和铁磁层的厚度使得来自感应线圈的电磁场可以穿越非铁磁层并且高效地加热铁磁层。来自感应线圈的电磁场在空间中向上延伸。当强制场的大部分穿过铁磁层时获得最高感应加热效率。然而，由于非铁磁层在感应线圈与铁磁层之间，所以场在它可以加热铁磁层之前必须穿透这一层。因此，非铁磁层不能完全地包括场，即它应当允许场穿透它，使得场延伸超出它的厚度并且可以到达上方的铁磁层。铁磁层然后将几乎完全地包括场，即它捕获场或者强制场的大部分穿过它以最大化加热效率。因而非铁磁层必须薄而铁磁层必须厚。这些厚度保证几乎全部磁场穿过铁磁层，这是有效感应加热所需的。

为铁磁层和非铁磁层而选择的厚度还保证电磁场以使得恢复铁磁层和非铁磁层各自在先前熨烫周期过程中消耗的能量的比率向非铁磁层和铁磁层传热。例如，形成熨板的非铁磁层可能将能量消耗于衣物，而与蒸汽生成器接触的金属层可能在蒸汽生成过程中消耗能量。

根据本发明的一个特定实施例，金属层具有至少为900J/kg K的比热和至少为150W/m K的热导率。金属层的比热在给定温度处增加载热能力。该热导率实现均匀热分布并且避免热斑。它还实现向蒸汽室的高效传热以避免蒸汽喷射。就此而言，金属层包括铝或者镁是有利的。这些金属组合了良好热导率和良好比热与良好处理性质。

根据本发明的又一实施例，非铁磁层具有至少为0.4微欧姆米的电阻率和至少为1的相对磁导率。非铁磁层优选地具有保证电磁感应在典型频率有效加热的电阻率和相对磁导率。电阻率越高，加热效率越好。非铁磁层的相对磁导率优选为1，这表示基本上无磁性。非铁磁层还应当保持活动熨烫阶段所需热量。陶瓷或者高温塑料是良好的绝热体，因为它们为非金属并且可以用作非铁磁层。通过在铁磁层周围强行包裹片将非铁磁层与铁磁层接合。也可以使用其它机械方法如铆接。将绝热软膏或者低热导率软膏置于铁磁层与非铁磁层之间以提高熨斗底板的保热性。基于硅或者环氧的软膏用作绝热软膏。

根据又一实施例，铁磁层和非铁磁层包含于复合金属片中。通过铆接和/或钎焊和/或通过扩散粘结将商业可获得的复合金属片与金属层接合来制成熨斗底板，基于金属的高热导率软膏介于所述片与所述层之间。复合金属是容易获得的感应优化型商业复合金属。

根据又一实施例，复合金属夹入于两个铝层之间。顶部铝层实现与金属层的良好一体粘结。这归因于相似材料的结合、也归因于相当的热膨胀系数。面向衣物的底部铝层是极薄的层，即厚度为微米级。它如此之薄以至于它既不影响向金属层的传热也不影响熨斗底板的保热性质。

根据又一实施例，在活动熨烫阶段过程中与衣物接触的底部铝层具有装饰涂层。这一铝层实现涂敷装饰涂层。

根据一个特定实施例，装饰涂层是PTFE或者溶胶-凝胶层。在薄的铝层之上的这一涂层实现熨斗在衣物之上的滑顺并且提高熨斗的美感性质。

根据另一实施例，基于金属的导热软膏位于金属层与铁磁层之间。该软膏保证铁磁层具有与金属层很好的热接触。

根据另一实施例，绝热软膏位于铁磁层与非铁磁层之间。为不良热导体的这些软膏减少热消耗并且提高熨斗底板的保热性。在绝热软膏包括基于硅或者环氧的软膏时是有利的。

在又一实施例中，根据本发明的熨斗底板包含于无绳熨斗中。

在又一实施例中，无绳熨斗具有用于控制蒸汽生成的控制装置。由于能量在无绳熨斗中很珍贵，所以当熨斗回到底座进行充入能量时可以不生成蒸汽，这意味着蒸汽功能仅按需提供或者基于熨斗的运动。这保证在熨斗在底座中之时不因为蒸汽生成而有能量消耗，并且熨斗在底座中之时的充入能量效率高。仅当用户按下蒸汽触发按钮时才生成蒸汽。

附图说明

将参照附图从如下描述中清楚地理解各种特征、方面和优点，在附图中：

图1描绘了在无绳熨斗中使用的根据本发明的熨斗底板的第一实施例；

图2描绘了在无绳熨斗中使用的根据本发明的熨斗底板的第二实施例；

图3描绘了在无绳熨斗中使用的根据本发明的熨斗底板的第三实施例；以及

图4描绘了包括无绳熨斗、水补充布置和具有感应线圈的基部的熨烫系统。

具体实施方式

现在将参照附图描述无绳熨斗的实施例。

在图1中示出了包括由多层组成的熨斗底板101的无绳熨斗100，其中102为金属层，104为非铁磁层，而103是夹入于金属层102与非铁磁层104之间的可感应加热铁磁层。基于金属的高热导率的软膏105位于金属层102与铁磁层103之间。绝热软膏106位于铁磁层103与非铁磁层104之间。熨斗还具有蒸汽触发器107。图1还示出了包括感应线圈109的底座108。

根据本发明的一个实施例，通过在高比热、高热导率的金属层102与高电阻的非铁磁层104之间夹入铁磁层103来制成熨斗底板101。铁磁材料可以是任何可感应加热材料，例如适当等级如SS 430的不锈钢。使用由比热至少为900J/kg K而热导率至少为150W/m K的金属制成的金属层102。具有较低热导率的任何金属层妨碍在横向方向上的均匀热分布，从而造成热斑。它还妨碍向蒸汽室传热，这造成不良的蒸汽生成或者甚至蒸汽喷射。金属层的低比热在给定温度严重减少载热能力。铝和镁是高热导率和高比热的金属并且可以用作金属层。另外，这些金属使大规模生产如模具浇铸更容易。通过铆接和/或钎焊和/或通过扩散粘结将铁磁层103与金属层102接合，基于金属的高热导率软膏105介于所述层之间。此软膏保证铁磁层103具有与金属层102很好的热接触。基于金属的高热导率软膏105通常是填充金属的基于环氧的软膏。产自AREMCO的Pyro-Duct^TM 597-A和597-C或者Pyro-Duct^TM 598-A和598-C是此类软膏的少数示例。这些是在1000-1700°F的温度范围中用作粘合剂或者涂层的电和热传导的填充银或者镍的软膏。

非铁磁层104优选地具有至少为0.4微欧姆米的电阻率和至少为1的相对磁导率。这一电阻率值保证电磁感应在典型频率的有效加热。奥氏钢如SS 304或者钛或者高温塑料和陶瓷用于制作非铁磁层。通过在铁磁层周围强行包裹片将非铁磁层104与铁磁层103接合。也可以使用其它机械方法如铆接。绝热软膏或者低热导率的软膏106位于铁磁层与非铁磁层之间。基于硅或者环氧的软膏用作绝热软膏。Durapot^TM 866是热和电绝缘化合物并且是绝热软膏的一个示例。这些软膏提高熨斗底板的保热性。

通常在底座108中提供感应线圈109，该感应线圈用来在熨斗搁置时加热无绳熨斗。非铁磁层104在铁磁层103与感应线圈109之间。换而言之，非铁磁层104形成最下层并且与感应线圈109接触。它也形成熨烫板。这实现向金属层102更好传热用于良好汽化性能和更好的保热性。陶瓷或者高温塑料是良好的绝热体，因为它们为非金属并且可以用作上述非铁磁层。还可以通过使绝热软膏位于铁磁层与非铁磁层之间来提高保热性。

铁磁层的厚度必须大于3个表皮深度以捕获完全的场，而非铁磁层的厚度在设计频率必须小于1个表皮深度以允许场穿透。

在图2中，示出了包括熨斗底板201的无绳熨斗200。该熨斗底板由多层组成，其中202是金属层而203是复合金属片。复合金属片包括铁磁层204和非铁磁层205。基于金属的高热导率软膏206放置于金属层202与复合金属片203之间。在无绳熨斗200上提供蒸汽触发器207。

根据另一实施例，通过铆接和/或钎焊和/或通过扩散粘结将商业可获得的复合金属片203与金属层202接合来制成熨斗底板201，基于金属的高热导率软膏206介于片与层之间。复合金属203是容易获得的感应优化型商业复合金属，比如ALCOR^TM 7Ply。它组合了非铁磁材料与铁磁材料的耐久性和外观。ALCOR^TM 7赋予了适合于基于感应的加热的性质组合。从在薄的非铁磁外层之下的特殊铁磁层获得ALCOR^TM 7的磁性质或者感应性质。

在图3中示出了包括熨斗底板301的无绳熨斗300。该熨斗底板由多层组成，其中302是金属层而303是复合金属片。复合金属片303包括铝层304、铁磁层305、非铁磁层306和实现PTFE或者溶胶-凝胶层308的涂覆的薄铝层307。基于金属的高热导率软膏309放置于金属层与复合金属片之间。在熨斗上提供蒸汽触发器310。

根据又一实施例，通过铆接和/或钎焊和/或通过扩散粘结将复合金属片303与金属层302接合来制成熨斗底板301，基于金属的高热导率软膏309介于片与层之间。在这一实施例中，在第二实施例中提到的复合金属片ALCOR^TM 7夹入于两个铝层之间。面向金属层的铝层304由于相似材料的结合、也由于相当的热膨胀系数而实现与金属层的良好一体粘结。面向衣物的极薄铝层307实现PTFE或者溶胶-凝胶层308的涂覆涂敷于其上，从而获得滑顺性质和美感性质。

在图4中示出了包括无绳熨斗401和底座403的熨烫系统400。无绳熨斗401包括如在任一上述附图中描述的熨斗底板402。该熨斗包括水箱404。底座403具有感应线圈405和储水箱406以及补充按钮407。

可以在底座403中提供储水箱406，使得可以使用补充按钮407来补充熨斗401内部的较小水箱404。这可以是人工或者自动送水系统。

另外，由于能量在无绳熨斗中很珍贵，所以当熨斗回到底座进行能量充入时可以关闭蒸汽功能。这意味着蒸汽功能仅按需提供或者基于熨斗的运动。这保证在熨斗在底座中之时不因为蒸汽生成而有能量消耗，并且熨斗在底座中时的充入能量效率高。视所选实施例而定，仅当用户按下熨斗上提供的蒸汽触发按钮107或者207或者310时才生成蒸汽。通过对定量供应点的机械控制或者通过对排气孔的机械控制或者通过结合电子手传感器的电子控制(例如与泵一起使用)来实现蒸汽生成。电子手传感器感测到熨斗柄上的手并且触发泵开始泵送。

无绳熨斗的性能随熨斗底板的重量增加而提高。然而，很重的熨斗会给用户造成不便。重量在800-1000g范围中的熨斗底板是理想的，因为它实现脱离底座的更久自治。

感应线圈的功率应当优选为高，使得能量在短暂的充入能量周期中从感应线圈高效地传送到熨斗，并且为延长的熨斗自治而恢复熨斗底板温度。感应线圈的功率可以在1000-3000W范围中。

可以在使用基于感应的加热的任何电器中使用在上述实施例中描述的熨斗底板。它使用于具有或者没有蒸汽生成功能的熨斗中并且也可以使用于有绳熨斗中。它也适用于其中蒸汽是通过连接熨斗和生成蒸汽的锅炉系统的软管供应到熨斗的系统熨斗，但是熨斗底板在放置于底座上时由感应线圈加热。

在不脱离所附权利要求中限定的本发明范围情况下也可以利用上文未描述的等效和修改实施例。

Claims

1.一种熨斗底板，包括金属层、非铁磁层和夹入于所述金属层与所述非铁磁层之间的铁磁层，其中所述非铁磁层具有不大于一个表皮深度的厚度，而所述铁磁层具有至少三倍于该表皮深度的厚度，其中所述表皮深度为：

δ = \sqrt{\frac{ρ}{π * f * μ}}

其中δ是以米为单位的表皮深度，ρ是以微欧姆米为单位的层的电阻率，f是以赫兹为单位的线圈中的电流频率，以及μ是以亨利/米为单位的层的绝对磁导率。

2.根据权利要求1所述的熨斗底板，其中所述金属层具有至少为900J/kg K的比热和至少为150W/m K的热导率。

3.根据权利要求1所述的熨斗底板，其中所述非铁磁层具有至少为0.4微欧姆米的电阻率和至少为1的相对磁导率。

4.根据权利要求1所述的熨斗底板，其中所述铁磁层和所述非铁磁层包含于复合金属片中。

5.根据权利要求4所述的熨斗底板，其中所述复合金属夹入于两个铝层之间。

6.根据权利要求5所述的熨斗底板，其中所述铝层中面向衣物的铝层具有装饰涂层。

7.根据权利要求6所述的熨斗底板，其中所述装饰涂层是PTFE或者溶胶凝胶。

8.根据权利要求1所述的熨斗底板，其中基于金属的导热软膏位于所述金属层与所述铁磁层之间。

9.根据权利要求8所述的熨斗底板，其中所述基于金属的软膏是填充金属的基于环氧的软膏。

10.根据权利要求1所述的熨斗底板，其中绝热软膏位于所述铁磁层与所述非铁磁层之间。

11.根据权利要求10所述的熨斗底板，其中所述绝热软膏是基于硅或者环氧的软膏。

12.一种无绳熨斗，包括根据权利要求1所述的熨斗底板。

13.根据权利要求12所述的无绳熨斗，其中提供用于控制蒸汽生成的控制装置。