ES2603785B1

ES2603785B1 - Componente de aparato doméstico que comprende un elemento base

Info

Publication number: ES2603785B1
Application number: ES201531249A
Authority: ES
Inventors: Maria Carmen Artal Lahoz; Cristian LAVIEJA BELANCHE; Elena Martinez Solanas; David Urrutia Angos
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH; BSH Electrodomesticos Espana SA
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH; BSH Electrodomesticos Espana SA
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: ES2603785A1; WO2017037553A1

Abstract

La invención hace referencia a un método para fabricar un componente de aparato doméstico (1), en el cual se prevé un elemento base (2), donde al menos un microcanal (4) para definir una vía de flujo para fluidos es generado en una superficie (3) del elemento base (2). Además, la invención hace referencia a un componente de aparato doméstico (1).

Description

imagen1

imagen2

COMPONENTE DE APARATO DOMÉSTICO QUE COMPRENDE UN

ELEMENTO BASE DESCRIPCION

La invención hace referencia a un componente de aparato doméstico que comprende un elemento base con una superficie, y a un aparato doméstico que comprende al menos un componente de aparato doméstico.

Los aparatos domésticos tales como las máquinas lavadoras y las máquinas lavavajillas suelen comprender tubos, tuberías, conductos, y similares, para transportar fluidos entre diferentes secciones del aparato doméstico. No obstante, los tubos, las tuberías, etc., para conducir los fluidos están en ocasiones sobredimensionados en comparación con el volumen del fluido que han de transportar. Los fluidos pueden ser, por ejemplo, agua, vapor, aceite, detergentes, y similares. Asimismo, existen aplicaciones especiales en algunos aparatos domésticos en las que los tubos, tuberías o conductos estándar no son adecuados debido a que el fluido que ha de dispensarse no tiene el volumen necesario. En ese caso, normalmente el fluido no puede ser transportado desde la entrada a la salida del tubo y, en lugar de ello, se queda sobre las paredes interiores del tubo sin llegar a su destino. Dependiendo del fluido a dispensar, esto puede provocar desórdenes funcionales o la necesidad de que se utilice más volumen del fluido respectivo que el que es necesario.

La presente invención resuelve el problema técnico de proporcionar un componente de aparato doméstico con mejores características relativas a su rendimiento en cuanto al recorrido de los fluidos. Asimismo, la presente invención resuelve el problema técnico de proporcionar un aparato doméstico que comprenda al menos un componente de aparato doméstico con mejores características relativas a su rendimiento en cuanto al recorrido de los fluidos.

Estos problemas técnicos se resuelven mediante un componente de aparato doméstico, y un aparato doméstico según las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes respectivas se especifican desarrollos ventajosos de la invención, donde los desarrollos ventajosos del componente de aparato doméstico han de ser considerados desarrollos ventajosos del del aparato doméstico, y viceversa.

Un primer aspecto de la invención hace referencia a un componente de aparato doméstico, en el cual se prevé un elemento base con una superficie, con al menos un microcanal para definir una vía de flujo para fluidos en la superficie del elemento base. En el contexto de la presente invención, los microcanales son canales con un diámetro hidráulico por debajo de aproximadamente 1 mm, y que pueden utilizarse para mover, mezclar, condensar, separar,

imagen3

imagen4

o procesar de otro modo los fluidos definiéndose una vía de flujo. En contraposición a los tubos, tuberías y similares, los microcanales están abiertos por lo general en dos dimensiones y, por tanto, pueden ser considerados también acanaladuras. Los microcanales pueden ser utilizados para transportar o dispensar pequeños volúmenes de agua, aceite, detergentes, u otros fluidos. Adicionalmente, existen otras aplicaciones en las que microcanales abiertos hacen posible la condensación de gases para un posterior procesamiento de los líquidos condensados, lo cual no suele ser posible con tubos cerrados. El componente de aparato puede comprender uno o más microcanales al menos en una o más secciones de su superficie, o puede comprender uno más microcanales dispuestos por toda su superficie.

En un desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que la superficie tenga múltiples microcanales. La cantidad de microcanales puede ser adaptada de manera óptima al volumen de fluido esperado.

El microcanal puede ser generado mediante al menos un método seleccionado de entre la litografía de nanoimpresión (NIL), la impresión por microcontacto (µCP), la impresión step and flash (SFIL), el rollo a rollo (R2R), la litografía óptica, la litografía por láser, la interferometría por láser, la litografía ultravioleta extrema (EUV), la litografía por haz de iones focalizado (FIB), la pulverización de iones, el grabado químico, el procesamiento de grabado por plasma seco (DRIE), el grabado en seco, el grabado por iones reactivos (RIE), la deposición de plasma en fase gaseosa (PVD), la deposición química en fase gaseosa (CVD), la deposición química en fase gaseosa asistida por plasma (PECVD), el microscopio de fuerza atómica (AFM), la microscopía de efecto túnel (STM), la microscopía de fuerza atómica (AFM), la nanolitografía dip-pen (DPN), y la litografía por haz electrónico (EBL). Esto hace posible una fabricación muy flexible y precisa de uno o más microcanales teniéndose en cuenta la geometría del/de los canal(es) y el material actual de la superficie. Si la superficie del elemento base está hecha, por ejemplo, de acero inoxidable, la litografía óptica (fotolitografía) y/o la pulverización de iones pueden emplearse para crear uno o más microcanales.

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que comprenda un elemento base con un recubrimiento y que se genere el microcanal en la superficie de dicho recubrimiento. Expresado de otro modo, el o los microcanales no sólo pueden ser generados directamente en la superficie del elemento base (substrato), sino también en la superficie de un recubrimiento del elemento base (substrato). El recubrimiento puede ser utilizado para proporcionar el elemento base con funcionalidades adicionales.

imagen5

imagen6

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que el recubrimiento sea seleccionado de entre uno o más de los recubrimientos superhidrófobos, los recubrimientos superoleófobos, y los recubrimientos superhidrófilos. Esto hace posible un ajuste óptimo de las propiedades superficiales del componente de aparato doméstico para un amplio abanico de fines de aplicación y de ajustes de instalación. Para la generación de los recubrimientos superhidrófobos, pueden emplearse, por ejemplo, derivados de SiO2 como la sílice metilada en etanol, los recubrimientos orgánicos-inorgánicos de polisiloxano-uretano, el poliéster de silicona en acetato de n-butilo, derivados de compuestos de fluoropolímeros como los oligosiloxanos hidrosolubles funcionales fluoroalquilos con acetato de etilo, el éter etílico y metílico de nonaflourobutilo, derivados de Al2O3, y derivados de TiO2. Los recubrimientos superoleófobos pueden formarse mediante la utilización de derivados de compuestos de fluoropolímeros como los oligosiloxanos hidrosolubles funcionales fluoroalquilos con acetato de etilo, el éter etílico y metílico de nonaflourobutilo, y otros. Los recubrimientos superhidrófilos pueden producirse mediante la utilización de derivados de TiO2 como el dióxido de titanio con etanol como disolvente, o derivados de SiO2 basados en disolventes orgánicos o ligados con resina.

En el contexto de la presente invención, los microcanales son canales con un diámetro hidráulico por debajo de aproximadamente 1 mm, y que pueden utilizarse para mover, mezclar, condensar, separar, o procesar de otro modo los fluidos definiéndose una vía de flujo. En contraposición a los tubos, tuberías y similares, los microcanales están abiertos por lo general en dos dimensiones y, por tanto, pueden ser considerados también acanaladuras. Los microcanales pueden ser utilizados para transportar o dispensar pequeños volúmenes de agua, aceite, detergentes, u otros fluidos. Adicionalmente, existen otras aplicaciones en las que microcanales abiertos hacen posible la condensación de gases para un posterior procesamiento de los líquidos condensados, lo cual no suele ser posible con tubos cerrados. El componente de aparato puede comprender uno o más microcanales al menos en una o más secciones de su superficie, o puede comprender uno más microcanales dispuestos por toda su superficie. Otras características y sus ventajas se pueden extraer de la descripción del primer aspecto de la invención. Las formas de realización ventajosas del primer aspecto de la invención han de ser consideradas formas de realización ventajosas del segundo aspecto de la invención, y a la inversa.

imagen7

imagen8

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que el microcanal tenga un diámetro hidráulico máximo de menos de 1 mm, preferiblemente de menos de 500 µm y, de manera más preferida, de menos de 50 µm. Un diámetro hidráulico máximo de menos de 1 mm puede comprender diámetros de 990 m, 980 m, 970 m, 960 m, 950 m, 940 m, 930 m, 920 m, 910 m, 900 m, 890 m, 880 m, 870 m, 860 m, 850 m, 840 m, 830 m, 820 m, 810 m, 800 m, 790 m, 780 m, 770 m, 760 m, 750 m, 740 m, 730 m, 720 m, 710 m, 700 m, 690 m, 680 m, 670 m, 660 m, 650 m, 640 m, 630 m, 620 m, 610 m, 600 m, 590 m, 580 m, 570 m, 560 m, 550 m, 540 m, 530 m, 520 m, 510 m, 500 m, 490 m, 480 m, 470 m, 460 m, 450 m, 440 m, 430 m, 420 m, 410 m, 400 m, 390 m, 380 m, 370 m, 360 m, 350 m, 340 m, 330 m, 320 m, 310 m, 300 m, 290 m, 280 m, 270 m, 260 m, 250 m, 240 m, 230 m, 220 m, 210 m, 200 m, 190 m, 180 m, 170 m, 160 m, 150 m, 140 m, 130 m, 120 m, 110 m, 100 m, 90 m, 80 m, 70 m, 60 m, 50 m, 40 m, 30 m, 20 m, 10 m o menos, donde debe entenderse que los valores intermedios respectivos también están comprendidos y son divulgados por la invención. De manera alternativa o adicional, se prevé que el microcanal tenga una altura máxima de menos de 1mm, preferiblemente, de menos de 100 m. Por tanto, la altura máxima preferida puede tener valores de 100 m, 90 m, 80 m, 70 m, 60 m, 50 m, 40 m, 30 m, 20 m, 10 m, 9 m, 8 m, 7 m, 6 m, 5 m, 4 m, 3 m, 2 m, 1 m o menos, donde debe entenderse que los valores intermedios respectivos también están comprendidos y son divulgados por la invención. Estas características geométricas, con independencia entre sí, hacen posible una definición muy precisa de las vías de flujo y del comportamiento del flujo de los fluidos, dependiendo, por ejemplo, de su volumen, viscosidad, y estado físico.

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que el microcanal tenga una geometría de la sección transversal uniforme o no uniforme a lo largo de su dirección axial. Expresado con otras palabras, se prevé que el microcanal tenga una geometría constante o variable a lo largo de toda su longitud. Esta característica geométrica también hace posible que el comportamiento del flujo de los fluidos a lo largo del microcanal sea definido con gran precisión.

En otro desarrollo ventajoso de la invención, hay previstos al menos dos microcanales, donde los microcanales adyacentes están distanciados entre sí en una distancia de entre 5 µm y 50 µm. Esto significa que el espaciado entre microcanales adyacentes es de 5 m, 6 m, 7 m, 8 m, 9 m, 10 m, 11 m, 12 m, 13 m, 14 m, 15 m, 16 m, 17 m, 18 m, 19 m, 20 m, 21 m, 22 m, 23 m, 24 m, 25 m, 26 m, 27 m, 28 m, 29 m, 30 m, 31 m, 32 m, 33 m, 34 m, 35 m, 36 m, 37 m, 38 m, 39 m, 40 m, 41 m, 42 m, 43 m, 44 m, 45 m, 46 m, 47 m, 48 m, 49 m, o 50 m.

imagen9

imagen10

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que el microcanal tenga al menos en secciones una geometría semicircular o poligonal de la sección transversal. Esto hace posible un ajuste preciso del comportamiento del flujo de los fluidos a lo largo del microcanal. La geometría poligonal de la sección transversal puede tener, por ejemplo 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, o más esquinas, y ser un polígono regular o irregular.

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que diferentes microcanales tengan las mismas o diferentes geometrías de la sección transversal a lo largo de sus direcciones axiales respectivas. Expresado de otro modo, se prevé que dos o más microcanales tengan la misma o diferentes geometrías, lo cual también hace posible una definición muy precisa del comportamiento del flujo del/de los fluido(s) a lo largo de los dos o más microcanales.

Un Segundo aspecto de la invención hace referencia a un aparato doméstico que comprende al menos un componente de aparato doméstico configurado según el primer aspecto de la invención. Las características resultantes y sus ventajas se pueden extraer de la descripción del primer aspecto de la invención.

En otro desarrollo ventajoso de la invención, se prevé que el aparato doméstico esté configurado como campana extractora, máquina lavadora, máquina lavavajillas, o cocina de inducción, de gas y/o radiante. Dependiendo del diseño concreto del aparato doméstico, esto hace posible la dispensación precisa de líquidos, la conducción precisa de líquidos, la condensación de líquidos dentro de uno o más microcanales, la evitación de pérdidas de agua o líquido a lo largo de la vía de flujo, y la reducción del consumo de materia prima para la generación de dicho(s) microcanal(es). El/los microcanal(es) puede(n) ser utilizados, por ejemplo, como canal(es) para la condensación de aceite en campanas extractoras para guiar el aceite a un depósito, como canal(es) para la condensación de agua en campanas extractoras para guiar el agua a un depósito, como canal(es) para la dispensación precisa de detergente para máquinas lavadoras, como canal(es) para la dispensación precisa de suavizante para máquinas lavadoras, como canal(es) para la condensación de agua para cubas de máquinas lavavajillas, como canal(es) para la dispensación precisa de detergente para máquinas lavavajillas, o como canal(es) de guía para el agua o la suciedad para cocinas de inducción, de gas y radiantes.

A continuación, se describen más detalladamente las formas de realización de la invención haciéndose referencia a los dibujos esquemáticos. Aquí, muestran:

imagen11

imagen12

Fig. 1: un dibujo esquemático de un componente de aparato doméstico según la invención, el cual comprende un elemento base con una superficie, donde el elemento base comprende varios microcanales para definir una vía de flujo para fluidos; y

Fig. 2: un dibujo esquemático de un componente de aparato doméstico según la invención, el cual comprende un elemento base con un recubrimiento, donde el recubrimiento comprende varios microcanales para definir vías de flujo para fluidos.

La figura 1 muestra un dibujo esquemático de un componente de aparato doméstico 1 según la invención. El componente de aparato doméstico 1 comprende un elemento base 2 con una superficie 3, donde varios microcanales 4 para definir una vía de flujo para fluidos están generados en la superficie 3 del elemento base 2. Cada microcanal 4 tiene una geometría de la sección transversal uniforme a lo largo de su dirección axial respectiva. Tal y como puede observarse en la figura 1, todos los microcanales 4 tienen geometrías individuales de su sección transversal, es decir, una geometría de la sección transversal semicircular, una geometría de la sección transversal triangular, y una geometría de la sección transversal rectangular. No obstante, también son posibles obviamente geometrías uniformes de las secciones transversales. Los microcanales 4 pueden tener una anchura (diámetro hidráulico) de aproximadamente 16 µm, una altura de aproximadamente 2,4 µm, y un espaciado de aproximadamente 16 µm. Si el elemento base 2 está hecho de aluminio, se ha demostrado que los espaciados de entre 10 µm y 35 µm, por ejemplo, de 30 µm, entre los microcanales 4 adyacentes son ventajosos.

La figura 2 muestra otro dibujo esquemático de un componente de aparato doméstico 1 según la invención. A diferencia de la forma de realización anterior, el componente de aparato doméstico 1 comprende un elemento base 2 con un recubrimiento 5, donde el recubrimiento 5 comprende varios microcanales 4 para definir vías de flujo para fluidos. El recubrimiento 5 puede ser seleccionado de entre uno o más de los recubrimientos superhidrófobos, los recubrimientos superoleófobos, y los recubrimientos superhidrófilos. También es posible utilizar dos o más recubrimientos 5, donde los recubrimientos 5 pueden tener la misma o una composición diferente. Además, el elemento base 2 puede estar recubierto por completo o sólo en ciertas áreas. También puede preverse que algunos microcanales 4 sean generados en áreas no recubiertas del elemento base 2, mientras que otros microcanales 4 sean generados en áreas recubiertas del elemento base 2.

imagen13

imagen14

Existen varias aplicaciones para los componentes de aparato doméstico 1 según la invención, por ejemplo, canales para la condensación de aceite en campanas extractoras para guiar el aceite a un depósito, canales para la condensación de agua en campanas extractoras para guiar el agua a un depósito, canales para la dispensación precisa de detergente para máquinas lavadoras, canales para la dispensación precisa de suavizante para máquinas lavadoras, canales para la condensación de agua para cubas de máquinas lavavajillas, canales para la dispensación precisa de detergente para máquinas lavavajillas,

o canales de guía para el agua o la suciedad para cocinas de inducción, de gas y radiantes.

Un ejemplo de un posible método para fabricar microcanales 4 en un elemento base 2 hecho de acero inoxidable comprende el uso combinado de la fotolitografía y la pulverización de iones. En un primer paso, una resina (por ejemplo, el fotoprotector AZ 6612 de MicroChemicals GmbH, Ulm, Alemania) es aplicada a la superficie 3 del elemento base 2 (substrato) a 4.000 rpm y cocida a 110º C durante 50 s. Entonces, luz ultravioleta con una longitud de onda de 405 nm es aplicada sobre la resina con una potencia de entre 125 y 175 mW/cm2, atravesando una plantilla con el patrón del canal deseado. En el siguiente paso, se efectúa un recocido a 125º C durante 2 min. Finalmente, el componente de aparato doméstico 1 es sometido a pulverización de iones durante aproximadamente 120 min a 500 V y 150 mA. Los residuos de la resina son eliminados con DMSO.

Otra posibilidad para producir microcanales 4 en un elemento base 2 y/o en un recubrimiento 5 es la utilización de un láser ultravioleta, por ejemplo, con una potencia de 1 W y un tiempo de pulsación de 30 ns.

Las ventajas importantes del componente de aparato doméstico 1 según la invención comprenden la dispensación precisa de líquidos, la conducción precisa de líquidos, la posibilidad de condensar gases en líquidos dentro de los microcanales 4, la evitación de pérdidas de agua o líquido a lo largo de la vía de flujo, y la reducción de la utilización de materia prima para la producción de tales microcanales 4.

imagen15

imagen16

SÍMBOLOS DE REFERENCIA

Componente de aparato doméstico Elemento base Superficie Microcanal Recubrimiento

Claims

imagen1

REIVINDICACIONES

1.

Componente de aparato doméstico (1), el cual comprende un elemento base (2), caracterizado porque el elemento base (2) con una superficie (3) que comprende al menos un microcanal (4) para definir una vía de flujo para fluidos.
2.

Componente de aparato doméstico (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el microcanal (4) tiene un diámetro hidráulico máximo de menos de 1 mm, preferiblemente de menos de 500 µm y, de manera más preferida, de menos de 50 µm, y/o una altura máxima de menos de 100 µm, preferiblemente, menos de 50 µm.
3.

Componente de aparato doméstico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la superficie (3) comprende múltiples microcanales.
4.

Componente de aparato doméstico (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque hay previstos al menos dos microcanales (4), donde los microcanales (4) adyacentes están distanciados entre sí en una distancia de entre 5 µm y 50 µm.
5.

Componente de aparato doméstico (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el microcanal (4) tiene una geometría de la sección transversal uniforme o no uniforme a lo largo de su dirección axial.
6.

Componente de aparato doméstico (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el microcanal (4) tiene al menos en secciones una geometría semicircular o poligonal de la sección transversal.
7.

Componente de aparato doméstico (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque diferentes microcanales (4) tienen las mismas o diferentes geometrías de la sección transversal a lo largo de sus direcciones axiales respectivas.
8.

Componente de aparato doméstico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un recubrimiento (5) y porque el microcanal (4) está realizado en la superficie (3) de dicho recubrimiento (5).
9.

Componente de aparato doméstico según la reivindicación 7, caracterizado porque el recubrimiento (5) es seleccionado de entre uno o más de los recubrimientos superhidrófobos, los recubrimientos superoleófobos, y los recubrimientos superhidrófilos.

imagen2

5
10. Aparato doméstico que comprende al menos un componente de aparato doméstico (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Aparato doméstico de la reivindicación 10, configurado como campana extractora, 10 máquina lavadora, máquina lavavajillas, o cocina de inducción, de gas y/o radiante.