CN111549511A - 蒸汽发生系统和蒸汽设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒸汽发生系统和蒸汽设备。蒸汽发生系统包括：气泡水发生装置，气泡水发生装置用于生成气泡水；和加热器，加热器具有流道，流道与气泡水发生装置的出口相连通，用于对气泡水发生装置输出的气泡水加热，以生成蒸汽。本申请利用异气导入技术来强化沸腾传热，在不增加加热功率且安全可靠的同时，能够提高蒸汽量和蒸汽压力，强化蒸汽效果，进而提高手持式挂烫机或者烫头一次加热的挂烫机的熨烫效果。同时，直接将气泡水送入加热器的流道中，实现了管内沸腾。相较于池沸腾，管内沸腾所需的加热器尺寸小，因而有利于产品的小型化和轻量化，进而有利于节约产品成本，并提高用户的使用舒适度。

Description

蒸汽发生系统和蒸汽设备

技术领域

本发明涉及蒸汽设备技术领域，具体而言，涉及一种蒸汽发生系统和包括该蒸汽发生系统的蒸汽设备。

背景技术

目前，现有的蒸汽设备，如手持式挂烫机或者烫头一次加热的挂烫机等，受到加热器结构以及加热器功率的影响，蒸汽发生系统产生的蒸汽压力较低、蒸汽量较小，导致熨烫效果不佳。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种蒸汽发生系统。

本发明的另一个目的在于提供一种包括上述蒸汽发生系统的蒸汽设备。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种蒸汽发生系统，包括：气泡水发生装置，所述气泡水发生装置用于生成气泡水；和加热器，所述加热器具有流道，所述流道与所述气泡水发生装置的出口相连通，所述加热器用于对所述气泡水发生装置输出的气泡水加热，以生成蒸汽。

本发明第一方面的技术方案提供的蒸汽发生系统，包括气泡水发生装置和加热器，加热器具有流道，气泡水发生装置能够生成气泡水，即气体与液体水形成的混合物，并输送至加热器的流道中，使得进入加热器流道的介质为气泡水。气泡水在加热过程中，随着温度升高，气泡会从水中逸出，使加热器的流道的壁面的微小凹坑得以活化，这些凹坑成为气泡的胚芽，从而使沸腾曲线向着壁面流体温度差减小的方向移动，即：在相同的温度差下产生更高的热流密度，从而强化了传热。由于气体的存在强化了加热壁面的传热，从而使加热器产生的能量及时被水带走，提高了能量的传递效率，使相同加热功率条件下加热沸腾的水量增加，从而提高了蒸汽量。除此之外，水中引入的气体在沸腾过程中随着水的汽化进入到水蒸汽中，增加了水蒸汽和气体的总压，从而提高了蒸汽压力。

相较于单独对水加热使水沸腾产生水蒸汽的方案，本申请在水中额外导入了气体，通过对掺有气体的气泡水加热使气泡水沸腾产生水蒸汽。通过向加热器的流道输送气泡水，气泡水中的气体能够对加热器流道的壁面进行扰动，促进加热壁面的能量及时传递给水使其沸腾汽化产生水蒸汽，使得所产生的水蒸汽内部气体含量增加，获得更强烈的蒸汽效果。或者说，引入的气体能够增强水与加热壁面的接触效果，并对加热壁面产生强烈的扰动，从而获得更高的能量转化率，因而能够有效强化沸腾传热的效果。因此，本申请利用异气导入技术来强化沸腾传热，在不增加加热功率且安全可靠的同时，能够提高蒸汽量和蒸汽压力，强化蒸汽效果，进而提高手持式挂烫机或者烫头一次加热的挂烫机的熨烫效果。

同时，直接将气泡水送入加热器的流道中，实现了管内沸腾(或者叫流动沸腾)。相较于池内沸腾，管内沸腾所需的加热器尺寸小，因而有利于产品的小型化和轻量化，进而有利于节约产品成本，并提高用户的使用舒适度。尤其对于手持式挂烫机、烫头单加热系统、蒸汽拖把等小型蒸汽设备，采用本申请的蒸汽发生系统，能够利用小型加热器产生较大的蒸汽量和较高的蒸汽压力，从而显著提高其蒸汽效果。

可以理解的是，沸腾传热是指热量从壁面传给液体，使液体沸腾汽化的对流传热过程。按液体所处的空间位置，沸腾传热可以分为池内沸腾和管内沸腾。其中，池内沸腾又称大容器内沸腾，液体处于受热面一侧的较大空间中，依靠气泡的扰动和自然对流而流动。管内沸腾，液体以一定流速流经发热管道时所发生的沸腾现象，这时所生成的气泡不能自由上浮，而是与液体混在一起，形成管内气液两相流。

另外，本发明提供的上述技术方案中的蒸汽发生系统还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述气泡水发生装置包括：水气混合件，所述水气混合件设有进水口、进气口和气泡水出口，所述水气混合件用于生成并输出气泡水；泵，所述泵的输入口与所述气泡水出口相连通，所述泵的输出口与所述加热器的流道相连通。

气泡水发生装置包括水气混合件和泵，水气混合件设有进水口、进气口和气泡水出口，气体通过进气口进入水气混合件，水通过进水口进入水气混合件，气体和水在水气混合件内混合形成气泡水，进而通过气泡水出口输出，并通过泵输送至加热器的流道。泵既能够对气泡水加压，加速气泡水在流道中的流速，进而进一步提高蒸汽效果。同时，泵还能作为水气混合件吸水和吸气的动力源，促进气体和水进入水气混合件，从而省去其他促进气体和水进入水气混合件的动力件，这样有利于简化产品结构，有利于产品的小型化和轻量化。

在上述技术方案中，所述气泡水发生装置还包括：单向阀，所述单向阀的入口与外界大气连通，所述单向阀的出口与所述进气口连通。

单向阀的设置，能够限制水的流动方向，防止产品在未开启闲置状态时水从进气口流出。同时，也保证产品在运行过程中水从进水口流向气泡水出口，而不能通过进气口流出，从而提高水气混合件的工作效率。并且，单向阀的入口与外界大气连通，则水气混合件直接吸收外界大气中的空气，与水混合形成气泡水，一方面能够省去额外设置的气源(如气罐等结构)及相关结构，从而简化产品结构，降低产品成本，并进一步有利于产品的小型化；另一方面空气与水混合形成的气泡水安全无副作用，既不会对用户造成危害，也不会对环境造成危害，且成本低，来源广泛，使用环境也较为广泛。

在上述技术方案中，所述进水口通过第一管道用于连接水源；所述单向阀通过第二管道连接所述进气口；所述泵通过第三管道连接所述气泡水出口。

进水口通过第一管道连接水源，如储水容器或者水龙头等，既便于根据需要合理选择水源，也便于根据需要合理布局水源与水气混合件的相对位置，从而优化产品结构。

单向阀通过第二管道连接进气口，既便于根据需要合理选择单向阀的型号，也便于根据需要合理布局单向阀与水气混合件的相对位置，从而优化产品结构，优化水气混合件的吸气效果。同时，第二管道也适当增加了单向阀与进气口之间的距离，有利于进一步防止水泄露至外界大气中。

泵通过第三管道连接气泡水出口，既便于根据需要合理选择泵的种类和型号，也便于根据需要合理布局泵与水气混合件的相对位置，从而优化产品结构，提高水气混合件的吸水吸气效果。同时，也便于水气混合件输出的气泡水在第三管道内充分混合后再进入泵，从而提高进入泵内的气泡水中的气泡均匀度，进而提高泵的工作效率，且均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果。

在上述技术方案中，所述第一管道的内径与所述第二管道的内径之比大于0.3且小于1；和/或所述第二管道的内径与所述第三管道的内径之比大于0.5且小于1.1。

在上述技术方案中，所述第一管道的内径与所述第二管道的内径之比大于0.4且小于0.8；和/或所述第二管道的内径与所述第三管道的内径之比大于0.8且小于1。

第一管道的内径与第二管道的内径之比直接影响着进水量和进气量的比例，从而影响气泡水中的水和气泡的比例，气泡占比过大会导致水偏少进而影响蒸汽量，气泡占比过小会导致强化传热的效果偏弱，都直接影响着最终的蒸汽效果。因此，合理控制第一管道的内径与第二管道的内径之比非常重要。通过大量试验和研究，将第一管道的内径与第二管道的内径之比限定在大于0.3且小于1的范围内，并进一步限定在大于0.4且小于0.8的范围内，既能够保证强化传热的效果，又能够保证蒸汽量，进而得到较好的蒸汽效果。

第二管道的内径与第三管道的内径之比在一定程度上影响着水气混合件的吸气效率，也在一定程度上影响着气泡水中的水和气泡的比例。因此，合理控制第二管道的内径与第三管道的内径之比也十分重要。通过大量试验和研究，将第二管道的内径与第三管道的内径之比限定在大于0.5且小于1.1的范围内，并进一步限定在大于0.8且小于1的范围内，既能够保证水气混合件具有较高的吸气效率，又能够保证气泡水中的水和气泡具有合适的比例，进而得到较好的蒸汽效果。

在上述技术方案中，所述第一管道水平设置；所述第二管道相对于水平面倾斜设置，且所述第二管道远离所述进气口的一端水平朝上或者倾斜朝上设置。

第一管道水平放置，便于水流平稳进入水气混合件，有利于提高水与气体混合的均匀度，均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果，且本方案结构简单，易于实现。

第二管道相对于水平面倾斜设置，且第二管道远离进气口的一端水平朝上或者倾斜朝上，便于利用重力的作用来防止水气混合件中的水进入第二管道，从而保证第二管道的畅通无阻，有利于提高水气混合件的吸气量，提高水气混合件的工作效率。

在上述技术方案中，所述第二管道与水平面之间的夹角大于30°且小于70°。

在上述技术方案中，所述第二管道与水平面之间的夹角大于40°且小于60°。

第二管道与水平面之间的夹角过小，不利于利用重力作用来防止水进入第二管道；第二管道与水平面之间的夹角过大，会导致产品的纵向尺寸偏高，不利于产品的小型化。因此，合理控制第二管道与水平面之间的夹角非常重要。通过大量试验和研究，将第二管道与水平面之间的夹角限定在大于30°且小于70°的范围内，并进一步限定在大于40°且小于60°的范围内，既能够保证有效防止水进入第二管道，从而保证吸气量，又能够兼顾产品结构布局，有利于产品的小型化。

在上述技术方案中，所述水气混合件为三通阀；或者所述水气混合件为射流器。

水气混合件采用三通阀，则三通阀的三个端口分别为进气口、进水口和气泡水出口，便于控制三个端口的开闭，无需额外设置其他开闭阀，结构简单，控制方便。采用三通阀时，可以直接利用泵作为吸气和吸水的动力源。

水气混合件采用射流器，则射流器的三个端口分别为进气口、进水口和气泡水出口。采用射流器，既可以利用文丘里效应来吸气，还可以利用泵作为吸气和吸水的动力源，因而有利于提高吸气效果，提高射流器的工作效率。

在上述技术方案中，所述进水口与所述气泡水出口的直径之比大于1且小于2；和/或所述进气口与所述进水口的直径之比大于1且小于3。

在上述技术方案中，所述进水口与所述气泡水出口的直径之比大于1.2且小于1.5；和/或所述进气口与所述进水口的直径之比大于1.5且小于2。

进气口的直径与进水口的内径之比在一定程度上影响着射流器文丘里效应的强弱，因而影响着射流器的工作效率，且影响着进气量和进水量的比例，从而影响气泡水中的水和气泡的比例，气泡占比过大会导致水偏少进而影响蒸汽量，气泡占比过小会导致强化传热的效果偏弱，都直接影响着最终的蒸汽效果。因此，合理控制进气口的直径与进水口的直径之比非常重要。通过大量试验和研究，将进气口的直径与进水口的直径之比限定在大于1且小于3的范围内，并进一步限定在大于1.5且小于2的范围内，既能够保证强化传热的效果，又能够保证蒸汽量，进而得到较好的蒸汽效果。

进水口的直径与气泡水出口的直径之比，在一定程度上影响着射流器文丘里效应的强弱，因而影响着射流器的工作效率，且在一定程度上影响着水气混合件的吸气效率，也在一定程度上影响着气泡水中的水和气泡的比例。因此，合理控制进水口的直径与气泡水出口的直径之比也十分重要。通过大量试验和研究，将进水口的直径与气泡水出口的直径之比限定在大于1且小于2的范围内，并进一步限定在大于1.2且小于1.5的范围内，既能够保证水气混合件具有较高的吸气效率，又能够保证气泡水中的水和气泡具有合适的比例，进而得到较好的蒸汽效果。

在上述任一技术方案中，所述气泡水发生装置还包括：混气管，所述混气管内设有丝网；其中，所述混气管设在所述泵与所述加热器之间；或者所述混气管设在所述水气混合件与所述泵之间。

气泡水发生装置还包括混气管，混气管内设有丝网，丝网能够很好地将气泡水中的水和气体打散，从而获得气泡尺寸更小、气泡分布更均匀的气泡水。气泡水进入到加热器后，小尺寸均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果。

其中，混气管可以设在泵与加热器之间，这样泵输出的气泡水会经混气管打散后进入加热器的流道中，从而提高进入加热器内的气泡水的均匀度，且气泡尺寸更小。混气管也可以设在水气混合件与泵之间，这样水气混合件数额出的气泡水会经混气管打散后进入泵中，然后再进入加热器的流道中，相较于没有设置混气管的方案，同样能够提高进入加热器内的气泡水的均匀度，且气泡尺寸更小。

在上述技术方案中，所述丝网的目数在10目至100目之间的范围内。

在上述技术方案中，所述丝网的目数在20目至60目的范围内。

丝网的目数过小，不利于气泡尺寸的减小，进而影响蒸汽效果；丝网的目数过大，会造成较大的阻力，影响进入加热器的气泡水流量，进而影响蒸汽效果。因此，合理控制丝网的目数非常重要。通过大量试验和研究，将丝网的目数限定在10目至100目的范围内，并进一步限定在20目至60目的范围内，既有利于得到气泡尺寸较小的气泡水，又有利于保证进入加热器的气泡水流量，进而获得较好的蒸汽效果。

在上述任一技术方案中，所述混气管的内径与所述水气混合件的气泡水出口的直径相一致。

混气管的内径(指的是混气管的内直径)与气泡水出口的直径相等，这样有利于水流平稳流动，进而进一步提高气泡的均匀度。

在上述任一技术方案中，所述蒸汽发生系统还包括：储水容器，所述储水容器与所述气泡水生成装置连通，用于为所述气泡水生成装置供水；和/或所述加热器包括发热管。

蒸汽发生系统还包括储水容器，能够直接储存一定量的水，这样蒸汽发生系统无需依赖于水龙头等外界水源，便于蒸汽设备的移动使用和户外使用，扩大产品的使用场景。

加热器采用发热管，通电即可发热，且本身的内部空间即可作为流道，具有结构简单、热效率高、机械强度好等优点，且对恶劣的环境有良好的适应性。

本发明第二方面的技术方案提供了一种蒸汽设备，包括：如第一方面技术方案中任一项所述的蒸汽发生系统；和喷气部件，所述喷气部件具有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述蒸汽发生系统的加热器的流道连通。

本发明第二方面的技术方案提供的蒸汽设备，因包括第一方面技术方案中任一项所述的蒸汽发生系统，因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

在上述技术方案中，所述蒸汽设备为挂烫机，所述喷气部件为烫头；或者所述蒸汽设备为蒸汽拖把，所述喷气部件为拖把头。

蒸汽设备为挂烫机，则喷气部件为烫头，直接通过烫头喷出蒸汽，对衣物进行熨烫处理。其中，挂烫机可以是手持式挂烫机，也可以是烫头单加热器系统，也可以是烫头一次加热的挂烫机。

蒸汽设备也可以为蒸汽拖把，则喷气部件为拖把头，直接通过拖把头喷出蒸汽，对地面等区域进行蒸汽清洗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一些实施例所述的蒸汽发生系统的示意图；

图2是本发明一些实施例所述的蒸汽设备的结构示意图；

图3是本发明一个实施例所述的蒸汽设备的立体结构示意图；

图4是图3所示蒸汽设备的主视结构示意图；

图5是图4中P部的放大结构示意图；

图6是本发明一个实施例所述的蒸汽设备的立体结构示意图；

图7是图6所示蒸汽设备的主视结构示意图；

图8是图7中M部的放大结构示意图；

图9是图8中O-O向的剖视结构示意图；

图10是本发明一个实施例所述的蒸汽设备的立体结构示意图；

图11是图10所示蒸汽设备的主视结构示意图；

图12是图11中N部的放大结构示意图；

图13是图12中W-W向的剖视结构示意图。

其中，图1至图13中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1水气混合件，11三通阀，12射流器，13进气口，14进水口，15气泡水出口，16第一管道，17第二管道，18第三管道，2泵，3单向阀，4混气管，41丝网，5储水容器，6烫头；

102气泡水发生装置，104加热器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图13描述本发明一些实施例所述的蒸汽发生系统和蒸汽设备。

本发明第一方面的实施例提供的蒸汽发生系统，如图1所示，包括：气泡水发生装置102和加热器104。

具体地，气泡水发生装置102用于生成气泡水。气泡水即为气体与液态水形成的混合物。

加热器104具有流道，流道与气泡水发生装置102的出口相连通，加热器104用于对气泡水发生装置102输出的气泡水加热，以生成蒸汽。

本发明第一方面的实施例提供的蒸汽发生系统，包括气泡水发生装置102和加热器104，加热器104具有流道，气泡水发生装置102能够生成气泡水，即气体与液体水形成的混合物，并输送至加热器104的流道中，使得进入加热器104流道的工质为气泡水。气泡水在加热过程中，随着温度升高，气泡会从水中逸出，使加热器104的流道的壁面的微小凹坑得以活化，这些凹坑成为气泡的胚芽，从而使沸腾曲线向着壁面流体温度差减小的方向移动，即：在相同的温度差下产生更高的热流密度，从而强化了传热。由于气体的存在强化了加热壁面的传热，从而使加热器104产生的能量及时被水带走，提高了能量的传递效率，使相同加热功率条件下加热沸腾的水量增加，从而提高了蒸汽量。除此之外，水中引入的气体在沸腾过程中随着水的汽化进入到水蒸汽中，增加了水蒸汽和气体的总压，从而提高了蒸汽压力。

相较于单独对水加热使水沸腾产生水蒸汽的方案，本申请在水中额外导入了气体，通过对掺有气体的气泡水加热使气泡水沸腾产生水蒸汽。通过向加热器104的流道输送气泡水，气泡水中的气体能够对加热器104流道的壁面进行扰动，促进加热壁面的能量及时传递给水使其沸腾汽化产生水蒸汽，使得所产生的水蒸汽内部气体含量增加，获得更强烈的蒸汽效果。或者说，引入的气体能够增强水与加热壁面的接触效果，并对加热壁面产生强烈的扰动，从而获得更高的能量转化率，因而能够有效强化沸腾传热的效果。这种强化沸腾传热的技术可以叫作异气导入技术(或者叫异气介入技术)。因此，本申请利用异气导入技术来强化沸腾传热，在不增加加热功率且安全可靠的同时，能够提高蒸汽量和蒸汽压力，强化蒸汽效果，进而提高手持式挂烫机或者烫头6一次加热的挂烫机的熨烫效果。

同时，直接将气泡水送入加热器104的流道中，实现了管内沸腾(或者叫流动沸腾)。相较于池内沸腾，管内沸腾所需的加热器104尺寸小，因而有利于产品的小型化和轻量化，进而有利于节约产品成本，并提高用户的使用舒适度。尤其对于手持式挂烫机、烫头6单加热系统、蒸汽拖把等小型蒸汽设备，采用本申请的蒸汽发生系统，能够利用小型加热器104产生较大的蒸汽量和较高的蒸汽压力，从而显著提高其蒸汽效果。

可以理解的是，沸腾传热是指热量从壁面传给液体，使液体沸腾汽化的对流传热过程。按液体所处的空间位置，沸腾传热可以分为池内沸腾和管内沸腾。其中，池内沸腾又称大容器内沸腾，液体处于受热面一侧的较大空间中，依靠气泡的扰动和自然对流而流动。管内沸腾，液体以一定流速流经发热管道时所发生的沸腾现象，这时所生成的气泡不能自由上浮，而是与液体混在一起，形成管内气液两相流。

在本发明的一些实施例中，气泡水发生装置102包括：水气混合件1和泵2，如图2、图3、图6和图10所示。水气混合件1设有进水口14、进气口13和气泡水出口15，如图5、图8和图12所示。水气混合件1用于生成并输出气泡水。泵2的输入口与气泡水出口15相连通，泵2的输出口与加热器104的流道相连通。

气泡水发生装置102包括水气混合件1和泵2，水气混合件1设有进水口14、进气口13和气泡水出口15，气体通过进气口13进入水气混合件1，水通过进水口14进入水气混合件1，气体和水在水气混合件1内混合形成气泡水，进而通过气泡水出口15输出，并通过泵2输送至加热器104的流道。

泵2既能够对气泡水加压，加速气泡水在流道中的流速，进而进一步提高蒸汽效果。同时，泵2还能作为水气混合件1吸水和吸气的动力源，促进气体和水进入水气混合件1，从而省去其他促进气体和水进入水气混合件1的动力件，这样有利于简化产品结构，有利于产品的小型化和轻量化。

在一些实施例中，泵2为电磁泵，电磁泵的尺寸相对较小，且运行噪音相对较小，有利于蒸汽发生系统的小型化，有利于提高用户的使用体验。

当然，气泡水发生装置102也可以直接采用气泡水机。

在本发明的一些实施例中，进一步地，气泡水发生装置102还包括：单向阀3，如图4、图7和图11所示。单向阀3的入口与外界大气连通，单向阀3的出口与进气口13连通。

单向阀3的设置，能够限制水的流动方向，防止产品在未开启闲置状态时水从进气口13流出。同时，也保证产品在运行过程中水从进水口14流向气泡水出口15，而不能通过进气口13流出，从而提高水气混合件1的工作效率。

并且，单向阀3的入口与外界大气连通，则水气混合件1直接吸收外界大气中的空气，与水混合形成气泡水，一方面能够省去额外设置的气源(如气罐等结构)及相关结构，从而简化产品结构，降低产品成本，并进一步有利于产品的小型化；另一方面空气与水混合形成的气泡水安全无副作用，既不会对用户造成危害，也不会对环境造成危害，且成本低，来源广泛，使用环境也较为广泛。

进一步地，如图5、图8和图12所示，进水口14通过第一管道16用于连接水源。单向阀3通过第二管道17连接进气口13。泵2通过第三管道18连接气泡水出口15。

进水口14通过第一管道16连接水源，即：进水口14与第一管道16连接，第一管道16用于连接水源，如储水容器5或者水龙头等，既便于根据需要合理选择水源，也便于根据需要合理布局水源与水气混合件1的相对位置，从而优化产品结构。

单向阀3通过第二管道17连接进气口13，既便于根据需要合理选择单向阀3的型号，也便于根据需要合理布局单向阀3与水气混合件1的相对位置，从而优化产品结构，优化水气混合件1的吸气效果。同时，第二管道17也适当增加了单向阀3与进气口13之间的距离，有利于进一步防止水泄露至外界大气中。

泵2通过第三管道18连接气泡水出口15，既便于根据需要合理选择泵2的种类和型号，也便于根据需要合理布局泵2与水气混合件1的相对位置，从而优化产品结构，提高水气混合件1的吸水吸气效果。同时，也便于水气混合件1输出的气泡水在第三管道18内充分混合后再进入泵2，从而提高进入泵2内的气泡水中的气泡均匀度，进而提高泵2的工作效率，且均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果。

其中，第一管道16的内径与第二管道17的内径之比大于0.3且小于1。

进一步地，第一管道16的内径与第二管道17的内径之比大于0.4且小于0.8。

第一管道16的内径与第二管道17的内径之比直接影响着进水量和进气量的比例，从而影响气泡水中的水和气泡的比例，气泡占比过大会导致水偏少进而影响蒸汽量，气泡占比过小会导致强化传热的效果偏弱，都直接影响着最终的蒸汽效果。

因此，合理控制第一管道16的内径与第二管道17的内径之比非常重要。通过大量试验和研究，将第一管道16的内径与第二管道17的内径之比限定在大于0.3且小于1的范围内，如0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等，并进一步限定在大于0.4且小于0.8的范围内，既能够保证强化传热的效果，又能够保证蒸汽量，进而得到较好的蒸汽效果。

当然，第一管道16的内径与第二管道17的内径之比不局限于上述范围，在实际生产过程中可以根据需要调整。

其中，第二管道17的内径与第三管道18的内径之比大于0.5且小于1.1。

进一步地，第二管道17的内径与第三管道18的内径之比大于0.8且小于1。

第二管道17的内径与第三管道18的内径之比在一定程度上影响着水气混合件1的吸气效率，也在一定程度上影响着气泡水中的水和气泡的比例。因此，合理控制第二管道17的内径与第三管道18的内径之比也十分重要。通过大量试验和研究，将第二管道17的内径与第三管道18的内径之比限定在大于0.5且小于1.1的范围内，如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1等，并进一步限定在大于0.8且小于1的范围内，既能够保证水气混合件1具有较高的吸气效率，又能够保证气泡水中的水和气泡具有合适的比例，进而得到较好的蒸汽效果。

当然，第二管道17的内径与第三管道18的内径之比不局限于上述范围，在实际生产过程中可以根据需要调整。

进一步地，第一管道16水平设置，第二管道17相对于水平面倾斜设置，且第二管道17远离进气口13的一端水平朝上或者倾斜朝上设置。

第一管道16水平放置，便于水流平稳进入水气混合件1，有利于提高水与气体混合的均匀度，均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果，且本方案结构简单，易于实现。

第二管道17相对于水平面倾斜设置，且第二管道17远离进气口13的一端水平朝上或者倾斜朝上，便于利用重力的作用来防止水气混合件1中的水进入第二管道17，从而保证第二管道17的畅通无阻，有利于提高水气混合件1的吸气量，提高水气混合件1的工作效率。

其中，第二管道17与水平面之间的夹角a大于30°且小于70°。

进一步地，第二管道17与水平面之间的夹角a大于40°且小于60°。

第二管道17与水平面之间的夹角过小，不利于利用重力作用来防止水进入第二管道17；第二管道17与水平面之间的夹角过大，会导致产品的纵向尺寸偏高，不利于产品的小型化。

因此，合理控制第二管道17与水平面之间的夹角非常重要。通过大量试验和研究，将第二管道17与水平面之间的夹角限定在大于30°且小于70°的范围内，如30°、40°、50°、60°、70°等，并进一步限定在大于40°且小于60°的范围内，既能够保证有效防止水进入第二管道17，从而保证吸气量，又能够兼顾产品结构布局，有利于产品的小型化。

当然，第二管道17与水平面之间的夹角不局限于上述范围，在实际生产过程中，可以根据需要调整。

在本发明的一些实施例中，水气混合件1为三通阀11，如图3和图10所示。

水气混合件1采用三通阀11，则三通阀11的三个端口分别为进气口13、进水口14和气泡水出口15，便于控制三个端口的开闭，无需额外设置其他开闭阀，结构简单，控制方便。采用三通阀11时，可以直接利用泵2作为吸气和吸水的动力源。

在本发明的另一些实施例中，水气混合件1为射流器12，如图6和图7所示。

水气混合件1采用射流器12，则射流器12的三个端口分别为进气口13、进水口14和气泡水出口15。采用射流器12，既可以利用文丘里效应来吸气，还可以利用泵2作为吸气和吸水的动力源，因而有利于提高吸气效果，提高射流器12的工作效率。

当然，水气混合件1不局限于三通阀、射流器两种方案，比如也可以为普通的三通管，或者两个二通阀的组合等。

其中，进水口14与气泡水出口15的直径之比大于1且小于2，进气口13与进水口14的直径之比大于1且小于3。

进一步地，进水口14与气泡水出口15的直径之比大于1.2且小于1.5，进气口13与进水口14的直径之比大于1.5且小于2。

进气口13的直径与进水口14的内径之比在一定程度上影响着射流器12文丘里效应的强弱，因而影响着射流器12的工作效率，且影响着进气量和进水量的比例，从而影响气泡水中的水和气泡的比例，气泡占比过大会导致水偏少进而影响蒸汽量，气泡占比过小会导致强化传热的效果偏弱，都直接影响着最终的蒸汽效果。

因此，合理控制进气口13的直径与进水口14的直径之比非常重要。通过大量试验和研究，将进气口13的直径与进水口14的直径之比限定在大于1且小于3的范围内，如1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3等，并进一步限定在大于1.5且小于2的范围内，既能够保证强化传热的效果，又能够保证蒸汽量，进而得到较好的蒸汽效果。

当然，进气口13的直径与进水口14的直径之比不局限于上述范围，在实际生产过程中可以根据需要调整。

进水口14的直径与气泡水出口15的直径之比，在一定程度上影响着射流器12文丘里效应的强弱，因而影响着射流器12的工作效率，且在一定程度上影响着水气混合件1的吸气效率，也在一定程度上影响着气泡水中的水和气泡的比例。

因此，合理控制进水口14的直径与气泡水出口15的直径之比也十分重要。通过大量试验和研究，将进水口14的直径与气泡水出口15的直径之比限定在大于1且小于2的范围内，如1、1.2、1.4、1.6、1.8、2等，并进一步限定在大于1.2且小于1.5的范围内，既能够保证水气混合件1具有较高的吸气效率，又能够保证气泡水中的水和气泡具有合适的比例，进而得到较好的蒸汽效果。

当然，第二管道17的内径与第三管道18的内径之比不局限于上述范围，在实际生产过程中可以根据需要调整。

在本发明的一些实施例中，进一步地，气泡水发生装置102还包括：混气管4，如图8和图12所示。混气管4内设有丝网41，如图9和图13所示。

气泡水发生装置102还包括混气管4，混气管4内设有丝网41，丝网41能够很好地将气泡水中的水和气体打散，从而获得气泡尺寸更小、气泡分布更均匀的气泡水。气泡水进入到加热器104后，小尺寸均匀的气泡可以产生更强烈的扰动，从而进一步增强壁面的传热效果，进一步增强蒸汽效果。

其中，混气管4设在泵2与加热器104之间，如图8所示。

或者，混气管4设在水气混合件1与泵2之间，如图12所示。

混气管4可以设在泵2与加热器104之间，这样泵2输出的气泡水会经混气管4打散后进入加热器104的流道中，从而提高进入加热器104内的气泡水的均匀度，且气泡尺寸更小。混气管4也可以设在水气混合件1与泵2之间，这样水气混合件1数额出的气泡水会经混气管4打散后进入泵2中，然后再进入加热器104的流道中，相较于没有设置混气管4的方案，同样能够提高进入加热器104内的气泡水的均匀度，且气泡尺寸更小。

具体地，丝网41的目数在10目至100目之间的范围内。

进一步地，丝网41的目数在20目至60目的范围内。

丝网41的目数过小，不利于气泡尺寸的减小，进而影响蒸汽效果；丝网41的目数过大，会造成较大的阻力，影响进入加热器104的气泡水流量，进而影响蒸汽效果。

因此，合理控制丝网41的目数非常重要。通过大量试验和研究，将丝网41的目数限定在10目至100目的范围内，如10目、20目、40目、60目、80目、100目等，并进一步限定在20目至60目的范围内，既有利于得到气泡尺寸较小的气泡水，又有利于保证进入加热器104的气泡水流量，进而获得较好的蒸汽效果。

当然，丝网41的目数不局限于上述范围，在实际生产过程中可以根据需要调整。

进一步地，混气管的内径(直径)与气泡水出口的直径相等，这样有利于水流平稳流动，进而进一步提高气泡的均匀度。

在上述任一实施例中，蒸汽发生系统还包括：储水容器5，如图1所示。储水容器5与气泡水生成装置1连通，用于为气泡水生成装置1供水。具体地，储水容器5与水气混合件1的进水口14连通。

蒸汽发生系统还包括储水容器5，如水箱、水盒等结构，能够直接储存一定量的水，这样蒸汽发生系统无需依赖于水龙头等外界水源，便于蒸汽设备的移动使用和户外使用，扩大产品的使用场景。

在上述任一实施例中，加热器104包括发热管。

加热器104采用发热管，通电即可发热，且本身的内部空间即可作为流道，具有结构简单、热效率高、机械强度好等优点，且对恶劣的环境有良好的适应性。

当然，加热器104不局限于发热管，也可以为普通的导热管，通过其他加热件对导热管加热来使其发热。

本发明第二方面的实施例提供的蒸汽设备，如图2所示，包括：如第一方面实施例中任一项的蒸汽发生系统和喷气部件。喷气部件具有蒸汽出口，蒸汽出口与蒸汽发生系统的加热器104的流道连通。

本发明第二方面的实施例提供的蒸汽设备，因包括第一方面实施例中任一项的蒸汽发生系统，因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

具体地，加热器104的流道产生的蒸汽通过喷气部件的蒸汽出口喷出，进而可以对衣物等物品进行蒸汽熨烫等处理。

在本发明的一些实施例中，蒸汽设备为挂烫机，喷气部件为烫头6，如图3、图6和图10所示。

在本发明的另一些实施例中，蒸汽设备为蒸汽拖把，喷气部件为拖把头。

蒸汽设备为挂烫机，则喷气部件为烫头6，直接通过烫头6喷出蒸汽，对衣物进行熨烫处理。其中，挂烫机可以是手持式挂烫机，也可以是烫头单加热器系统，也可以是烫头一次加热的挂烫机。具体地，加热器104可以直接设在烫头6内；也可以部分设在烫头6内，部分设在挂烫机的支撑杆内。

蒸汽设备也可以为蒸汽拖把，则喷气部件为拖把头，直接通过拖把头喷出蒸汽，对地面等区域进行蒸汽清洗。具体地，加热器104可以直接设在拖把头内；也可以部分设在拖把头内，部分设在蒸汽拖把的支撑杆内。

下面以挂烫机为例，详细说明本申请提供的蒸汽设备，并与现有的挂烫机进行对比。

现有的手持式挂烫机或者烫头6一次加热的挂烫机，受到加热器104结构以及加热器104功率的影响，使得单烫头6加热的挂烫机系统产生的蒸汽压力较低、蒸汽量较小，导致熨烫效果不佳。目前，对于烫头6加热器104的优化大多集中于对其内部流道结构的优化以及在加热表面增加翅片结构，实现扰流和增加传热面积的目的，从而强化发热管与水的传热。但通过以上手段对蒸汽量和蒸汽效果的影响是有限的，很难实现肉眼可见的增强效果。除此之外，另一种优化方式是对加热器104进行加压设计，水在加热器104内部持续沸腾储存一定量的蒸汽，使得打开蒸汽开关瞬间产生大的蒸汽量，但该方案对加热器104质量要求较高，当加热器104的流道流动不畅时将存在较大的安全风险。因此，亟需寻找一个不增加加热功率同时安全可靠的方式提高蒸汽效果的方案，从而获得满意的熨烫效果。

异气导入技术是沸腾传热的一种强化传热手段，通过人为的引入气体(如空气)增强水与加热面的接触效果，从而获得更高的能量转化效率。因此，若能将异气导入技术应用于挂烫机系统中，将获得更满意的蒸汽效果。

本发明涉及的挂烫机系统是由水箱(即储水容器5)、异气导入系统、电磁泵和加热器104组成，如图2所示。其中的异气导入系统包括吸气结构、单向阀3和混气管4等结构，如图4、图7和图11所示。

具体示例1：

本方案所设计的异气导入系统是由三通阀11和单向阀3组成，其结构如图4和图5所示。首先，水箱中的水通过第一管道16进入三通阀11，三通阀11的另一个入口通过第二管道17连接到单向阀3的出口处，单向阀3的入口连接到大气中，使得空气通过单向阀3进入到三通阀11中与水混合，然后通过第三管道18进入到电磁泵中，由电磁泵对其进行加压，然后进入加热器104中进行加热产生高压蒸汽。三通阀11连接管件如图5所示。其中，第一管道16的内径d1和第二管道17的内径d2之比满足：0.3<d1:d2<1，进一步地，0.4<d1:d2<0.8。第二管道17的内径d2与第三管道18的内径d3之比满足：0.5<d2:d3<1.1，进一步地，0.8<d2:d3<1。第一管道16呈水平放置，第二管道17呈倾斜放置，其与水平面的夹角a的大小满足：30°<a<70°，进一步地，40°<a<60°。系统中单向阀3的作用是防止产品在未开启闲置状态时水从第二管道17流出，同时保证产品在运行过程中水从第一管道16流入第三管道18中。

具体示例2：

本方案所设计的异气导入系统是由射流器12(或者叫文丘里管)、单向阀3和混气管4组成，其结构如图6和图7所示。本方案所设计的系统中，水和空气在文丘里管中混合，然后进入电磁泵中加压，随后加压后的气泡水进入混气管4中混合。异气导入系统如图8所示。其中，文丘里管的进水口14的直径d4和气泡水出口15的直径d5之比满足：1<d4:d5<2，进一步地，管径之比1.2<d4:d5<1.5。文丘里管的支管为进气管，其进气口13直径d6与进水口14的直径d4之比满足：1<d4:d6<3，进一步地，1.5<d4:d6<2。混气管4内部结构示意图如图9所示。其中，混气管4的管径d7与文丘里管主管连接的管道的管径一致，混气管4内部填充丝网结构，丝网41目数在10目～100目范围内，进一步地，丝网41目数在20～60目范围内。混气管4中的丝网结构可以很好地将气泡水中的水和空气打散，从而获得气泡尺寸更小、气泡分布更均匀的气泡水。气泡水进入到加热器104后，小尺寸均匀的气泡可产生更强烈的扰动，从而增强壁面的传热。本方案的文丘里结构呈水平安装。本方案中单向阀3的作用与摆放位置及三个管道的摆放位置与具体示例1一致。

具体示例3：

本方案所设计的异气导入系统是由三通阀11、单向阀3和混气管4组成，其结构如图10和图11所示。首先，水箱中的水通过三通阀11与空气混合得到气泡水，气泡水在混气管4中进行充分的气液混合，而后进入电磁泵中加压加速其流动。异气导入系统结构示意图如图12所示。本方案中三通阀11连接的三个管道的管径大小关系与具体示例1一致，三通阀11呈水平安装。混气管4的要求与具体示例2一致。

以上三个具体示例是本专利的三个实施例，不旨在限制本专利的范围。

上述三个具体示例，针对手持式挂烫机和烫头6单加热器104挂烫机蒸汽压力低和蒸汽量小的问题，提出了在水箱和加热器104之间引入异气导入系统，使得进入加热器104的水为气泡水。其中，异气导入系统是由文丘里管(或者三通阀11)、单向阀3和混气管4等零部件组成，文丘里管(或者三通阀11)的支管将空气引入到系统中，单向阀3可限制水的流动方向，防止水从空气支管中流出。混气管4的作用是将水和空气混合均匀，从而使得进入加热器104的气泡水中的气泡是均匀分布的。接着，电磁泵对气泡水进行加压，加速其在流道中的流动。进入到加热器104流道后的气泡水由于受到气泡水中空气的扰动，促进加热壁面的能量及时传递给水使其沸腾汽化产生水蒸汽，使得所产生的水蒸汽内部空气含量增加，获得更强烈的蒸汽和更好的熨烫效果。

其工作原理为：在水箱和加热器104之间引入异气导入系统，在水进入加热器104前同时吸入空气，实现了吸水吸气和混气的功能，从而使得进入加热器104的工质是气泡水。由于系统中持续不断地引入空气，使得气泡水在加热过程中，随着气泡水的温度升高，空气会从水中逸出，使壁面的微小凹坑得以活化，这些凹坑成为汽泡的胚芽，从而使沸腾曲线向着壁面流体温度差减小的方向移动，即在相同的温度差下产生更高的热流密度，强化了传热。由于空气的存在强化了加热壁面的传热，从而使发热管产生的能量及时被水带走，提高了能量的传递效率，使相同加热功率条件下加热沸腾的水量增加，从而提高了蒸汽量。除此之外，水中引入的空气在沸腾过程中随着水的汽化进入到水蒸汽中，增加了水蒸汽和空气的总压，从而提高了蒸汽压力。

综上，本申请通过在水箱和电磁泵之间增加异气导入系统，实现了吸水吸气和混气的功能，从而使得进入加热器104的介质是气泡水。气泡水中的气泡由于受热升温而逸出，使壁面表面产生更强烈的扰动，从而加速加热器104表面热量的传输。而进水管(即第一管道16)和进气管(即第二管道17)的管径之比直接影响蒸汽效果，进气管的倾斜角直接影响进气量，从而影响蒸汽量和蒸汽压力，因而对进水管和进气管的管径之比进行了优化。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种蒸汽发生系统，其特征在于，包括：

气泡水发生装置，所述气泡水发生装置用于生成气泡水；和

加热器，所述加热器具有流道，所述流道与所述气泡水发生装置的出口相连通，所述加热器用于对所述气泡水发生装置输出的气泡水加热，以生成蒸汽。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述气泡水发生装置包括：

水气混合件，所述水气混合件设有进水口、进气口和气泡水出口，所述水气混合件用于生成并输出气泡水；

泵，所述泵的输入口与所述气泡水出口相连通，所述泵的输出口与所述加热器的流道相连通。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述气泡水发生装置还包括：

单向阀，所述单向阀的入口与外界大气连通，所述单向阀的出口与所述进气口连通。

4.根据权利要求3所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述进水口通过第一管道用于连接水源；

所述单向阀通过第二管道连接所述进气口；

所述泵通过第三管道连接所述气泡水出口。

5.根据权利要求4所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述第一管道的内径与所述第二管道的内径之比大于0.3且小于1；和/或

所述第二管道的内径与所述第三管道的内径之比大于0.5且小于1.1。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述第一管道的内径与所述第二管道的内径之比大于0.4且小于0.8；和/或

所述第二管道的内径与所述第三管道的内径之比大于0.8且小于1。

7.根据权利要求4所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述第一管道水平设置；

所述第二管道相对于水平面倾斜设置，且所述第二管道远离所述进气口的一端水平朝上或者倾斜朝上设置。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述第二管道与水平面之间的夹角大于30°且小于70°。

9.根据权利要求8所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述第二管道与水平面之间的夹角大于40°且小于60°。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述水气混合件为三通阀；或者

所述水气混合件为射流器。

11.根据权利要求2至9中任一项所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述进水口与所述气泡水出口的直径之比大于1且小于2；和/或

所述进气口与所述进水口的直径之比大于1且小于3。

12.根据权利要求11所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述进水口与所述气泡水出口的直径之比大于1.2且小于1.5；和/或

所述进气口与所述进水口的直径之比大于1.5且小于2。

13.根据权利要求2至9中任一项所述的蒸汽发生系统，其特征在于，所述气泡水发生装置还包括：

混气管，所述混气管内设有丝网；

其中，所述混气管设在所述泵与所述加热器之间；或者

所述混气管设在所述水气混合件与所述泵之间。

14.根据权利要求13所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述丝网的目数在10目至100目之间的范围内。

15.根据权利要求14所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述丝网的目数在20目至60目的范围内。

16.根据权利要求13所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述混气管的内径与所述水气混合件的气泡水出口的直径相一致。

17.根据权利要求1至9中任一项所述的蒸汽发生系统，其特征在于，

所述蒸汽发生系统还包括：储水容器，所述储水容器与所述气泡水生成装置连通，用于为所述气泡水生成装置供水；和/或

所述加热器包括发热管。

18.一种蒸汽设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至17中任一项所述的蒸汽发生系统；和

喷气部件，所述喷气部件具有蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述蒸汽发生系统的加热器的流道连通。

19.根据权利要求18所述的蒸汽设备，其特征在于，

所述蒸汽设备为挂烫机，所述喷气部件为烫头；或者

所述蒸汽设备为蒸汽拖把，所述喷气部件为拖把头。

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