JP2014513576A - 電気式水加熱器具 - Google Patents

Abstract

電気式水加熱器具は、水流路（１４）を介して水加熱手段（１６）に接続されたポンプ手段（４）を備える。１つまたは複数の流れ調整弁手段（１８、２０）が、加熱手段（１６）への水の流れを調整することにより実質的に均一な流量を達成するために、流路（１４）に配置されている。流れ調整弁手段が、水圧に関わらず実質的に均一な流量を達成するために配置された圧力補償弁手段（１８）を含んでいてもよい。好適な圧力補償弁（１８）手段は、弁手段に流入する水の圧力に応じて変形することにより流れを調整するために配置された弾性ダイアフラムを備えていてもよい。水加熱手段（１６）が、蒸気発生用の水ボイラであってもよい。

Description

本発明は、水を加熱し、場合によっては蒸気を生成する、家庭用の電気器具に関する。そのような器具にはケトル、コーヒーメーカーや茶その他の浸出飲料製造器等の飲料製造器、ベビーミルクメーカー、ミルクフローシングワンド(milk frothing wands)等のスチームノズル、スチームクッカー、スチームアイロン、スチームクリーナ、壁紙はがし器およびその他の手持ち型(hand-held)蒸気発生器具が含まれる。本発明は特に、水ポンプを備える水加熱器具および蒸気発生器具に関する。

構成要素間で水をポンプで送る器具においては、流れシステム中の少なくともいくつかのポイントで水流量を制御するのが望ましいといえよう。出願人は特に、主目的が蒸気を発生させることである場合に、水加熱または沸騰手段までポンプで送られる水の流量を制御することがとりわけ重要であろうと判断した。例えばポンプの速度を制御する等による様々な水流量制御法が知られているが、家庭用の水加熱器具および蒸気発生器具において、簡単で費用効率の高い解決策が今尚必要とされている。

第１の局面による本発明は、水流路を介して水加熱手段に接続されたポンプ手段を備え、さらに、加熱手段への水の流れを調整することにより実質的に均一な流量を達成するために流路に配置された弁手段を備える電気式水加熱器具を提供する。

ポンプ手段と水加熱手段との間の流路に流れ調整弁手段を配置することによって、必ずしもポンプ手段の動作を調節または制御しなくても、確実に加熱手段への水の流量を実質的に均一にできる、簡単で費用効率の高い解決策が提供されるであろう。ここで定義されているような均一な流量とは、ゼロより大きく実質的に一定の値を持つ流量であることを理解する必要がある。よって、本発明は、流量を調整する機能を有するという点で、単純なオン／オフ弁から区別され得る流れ調整弁に関する。流量の調整とは、弁手段が、導入（ゼロ以外）流量とは異なる排出（ゼロ以外）流量を提供することを意味する。弁手段は、導入流量（これは様々な要因で変動し得る）を調整してそれを一定の排出流量に変換するので、加熱手段に対し均一な流量を提供することができる。したがって、弁手段によって提供される均一な流量を、ポンプ手段からの導入流量に関わらず、水加熱手段の機能を最適化できるよう選択可能である。

弁手段が、適切なタイプの流れ調整装置を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、弁手段が流れ絞り装置を備える。流れ絞り弁手段の利点の一つは、それが非常に小型化できるため、小型の家庭用器具内でも流れパイプと容易に一体化できるという点である。一実施形態では、弁手段が螺旋状の流路を備えていてもよい。そのような弁手段はより低い圧力で流れを調整することができるが、より広い圧力範囲ではうまく機能しないことがある。別の実施形態では、弁手段が蛇行(tortuous)または渦巻状の(turbulent)流路を備えていてもよい。蛇行流路または迷路状流路が高抵抗流れチャネルによって設けられていてもよく、圧力はそれに沿って、弁手段の注入口での比較的高い水圧から、比較的低いまたはゼロの吐出圧力まで、距離と共に比較的急速に降下する。そのような弁手段の特長の一つは、蛇行流路または渦巻状流路（例えば、方向転換および／または障害物を含む）が必ずしも狭くなっていなくても、流量を調整するよう作用することが可能であるため、弁手段がより閉塞しにくくなるということである。流路が、流れを妨害して乱流を引き起こすバッフルの構成を備えていてもよい。別の実施形態では、弁手段が渦(vortex)流路を備えていてもよい。水が吐出口の周囲で渦を巻くような配置とすることにより、弁手段を通じて流れを調整するよう作用し得る圧力降下が生じる。

絞り流路を備える弁手段の欠点として考えられるのは、流路の、例えば狭くなったり流れが妨げられたり(baffled)する部分が、例えば硬水により生じた鉱物の堆積物により詰まるおそれのあることである。一方で好ましい実施形態では、弁手段は、流れを調整するために配置されたダイアフラムを備える。よって、弁手段での流路を、例えばその断面積および／または長さを、流れ自体を絞るように設定するのではなく（または少なくとも同程度にするのではなく）、その代わりに、絞り効果を提供する目的でダイアフラムを用いてもよい。

ダイアフラムは緻密(solid)であっても、またはネット状もしくは孔のあいたバリアを備えていてもよい。ダイアフラムは柔軟性があり、例えば前後に可動性があってもよい。ダイアフラムは弾性があり、例えば流れを制御するために膨張および収縮可能であってもよい。一実施形態では、ダイアフラムは、流れ込む水の圧力に反応し、圧力が増加するにしたがって一層変形するよう配置される。この変形は、弁手段を通る流れに対する抵抗を増加させる役目を果たし得る。いくつかの実施形態では、ダイアフラムが水の通路(passage)を制御して迷路状の流れの通路とし、注入口での圧力上昇に応じて、その迷路状の流れの通路（水が必ずそこを通過する）を長くするよう作用してもよい。そのようなダイアフラム制御型弁手段の特長は、流れを調整し実質的に均一な流量を達成する上で、そのような弁手段が非常に正確であり得るという点である。それらはまた、広範囲の圧力で機能することが可能である。柔軟性／弾性ダイアフラム用の好ましい材料は、天然ゴムおよびシリコーン等の合成ゴムである。

また、ダイアフラム制御型弁手段を、逆止め弁として配置してもよい。一実施形態では、弾性ダイアフラムが、逆流に対し弁手段を封止するよう作用する。例えば、逆止め機能を提供する目的で、水圧が所定の閾値より低い値まで低下したときに、絞られた(restricted)注入口をダイアフラムが封止してもよい。別の実施形態では、注入口の圧力が最低圧力より低い値まで下降したときに、柔軟性ダイアフラムまたはメンブレンが、流れを導入または排出する弁手段を閉鎖してもよい。

多くの器具では、ポンプ手段から加熱手段までの流路における水圧は時間と共に変動するものであり、その結果、弁手段で圧力に応じて流量も変動させることも可能である。特に好ましい実施形態では、弁手段が、圧力を補償する方法で流れを調整するよう配置された弾性ダイアフラムを備える。これは、ダイアフラムが、使用時に生じ得る水圧範囲全体にわたって実質的に均一な流量を提供するよう作用するということを意味する。

この特徴はそれ自体で新規かつ進歩性があると考えられるため、さらに別の局面からみたときに、本発明は、水流路を介して水加熱手段に接続されたポンプ手段を備え、さらに、加熱手段への水の流れを調整することにより、水圧に関わらず実質的に均一な流量を達成するために流路に配置された圧力補償弁手段を備える電気式水加熱器具を提供する。上記の通り、圧力補償弁手段は、流れを調整するために配置された弾性ダイアフラムを備えていてもよい。

水流路において圧力補償弁手段を用いることにより、上流の供給圧力および／または圧力逆流(pressure backup)の原因となり得る下流の絞り(restrictions)とは無関係に、水加熱手段の性能を確実に安定させることができると思われる。このことは、その加熱手段が蒸気を発生させるために用いられるとき、とりわけ安全目的で蒸気の放出が制御されるであろう家庭用ならば、特に重要である。そのような安定性は、ポンプ手段の動作とは関係なく達成され、必ずしも複雑な流れ制御手段を水供給システムに導入しなくてもよい。さらに、圧力補償弁手段が存在することで、システム中でより広い許容範囲の他の構成要素（例えばポンプ手段、場合によっては水蓄圧器(water accumulator)、および何らかの圧力解放弁）の使用が可能になる。というのも、圧力のばらつきが、水加熱手段に影響を及ぼすことなく吸収されるからである。その結果、水流システムがより低コスト、より高い性能制御で達成可能となる。

本発明の上記の双方の局面による好ましい実施形態では、弁手段は一般的に、それぞれ水が出入りするための注入口および吐出口、ならびに、注入口から流入した水が吐出口に直接流れていくのを防止する弾性ダイアフラムを備える。注入口および吐出口は対向して設置され、それらの間に、支持棚(support shelf)上に載せられたダイアフラムが位置しているのが好ましい。ダイアフラムは、弁手段に流入する水が吐出口に到達し流出するために少なくとも１つの流れ制御チャネルを通過するよう規制する(constrains)。ダイアフラムは流入する水の圧力に反応し、注入口の水の圧力の増加に伴って、ダイアフラムはより変形する。ダイアフラムおよび少なくとも１つの流れ制御チャネルは、変形量の増加に従い少なくとも１つの流れチャネルの流れへの抵抗が、注入口の水圧に実質的に比例して増加するように構成されている。その結果、弁手段の排出流量は注入口の水圧の変化の影響をほとんど受けない。圧力補償機能を有する適切なダイアフラム制御型弁手段の例が、米国特許４，２１０，２８７およびＷＯ２００７／０７４４２８に開示されている。

一実施形態では、少なくとも１つの流れ制御チャネルは、開口型(open-faced)流れチャネルである。動作中、ダイアフラムは、注入口の圧力の増加にしたがって、チャネルの開口(open face)をより長く被覆する（以降は「被覆長さ(cover length)」とする）よう変形する。水はチャネルの被覆長さ部分を流れて吐出口に到達するように規制され、被覆長さが注入口圧力と共に増加するため、水の流れに対するチャネル抵抗が増加する。いくつかの実施形態では、注入口圧力の増加に伴いダイアフラムが変形すると、チャネルが吐出口と連通する地点（以降は「合流点(junction)」とする）で、ダイアフラムが流れチャネルの開口を被覆し始めてもよい。注入口圧力が増加するにつれて、ダイアフラムの変形量が増加し、合流点からますます離れ支持棚により近い地点でチャネルの開口を被覆してもよい。チャネルの被覆長さは合流点から延び、注入口圧力の増加と共に、吐出口から遠ざかる方向に支持棚に向かって増加する。

いくつかの実施形態では、開口型流れ制御チャネルの断面積は合流点から遠ざかるにつれて減少し、支持棚は、チャネルの底部に平行な平面輪郭に沿ってダイアフラムを支持することにより、ダイアフラムは、注入口流体圧力の増加に伴い、合流点からの距離と共に断面積が減少する領域で、合流点からさらに遠い開口の部分を被覆して、流体の流れを調整する。チャネルに沿った合流点からの距離が増加するにつれてチャネルを狭めることにより、チャネルに沿った合流点からの距離が増加するにしたがってチャネルの断面積が減少し、それに付随して、被覆長さが増加するにつれてチャネルの流れ抵抗率が大きくなる。流れチャネルの狭窄は、流体の流れに対するチャネルの抵抗が注入口の水圧に実質的に比例するよう任意で決定され、その結果、弁手段は、注入口圧力の影響をほとんど受けない、調整された排出流体の流れを提供できる。

いくつかの実施例では、ダイアフラムの特徴および弁手段が動作する圧力形態(pressure regime)は、注入口圧力と共に被覆長さの増加率に減少が見られるものの、チャネル距離と共にチャネル幅が直線状に減少することによって被覆長さ率の減少を十分に補償できるようになっている。水注入口圧力が約０．５バール〜約６バールである場合（これは家庭用器具で一般的に見られる）、側壁が約１０°〜約５０°の角度でチャネル距離とともに集束していれば、満足のいくチャネル幅の直線状の減少が概して得られることがわかっている。

圧力補償弁手段は、その器具の動作圧力範囲全般にわたって均一な流量を提供するよう設計または選択されるのが望ましい。動作圧力範囲は器具間で変動する可能性があるが、少なくとも一実施形態では、圧力補償弁手段は、圧力が０．５〜４.０バール、より好ましくは１．０〜３．０バールまたは１．０〜２．０バールの範囲内で、実質的に均一な流量を提供する。そのような圧力範囲は、スチームアイロンやスチームクッカー等の、水を加熱して蒸気を発生させる家庭用器具で一般的である。

上記のような本発明の双方の局面に適用可能ないくつかの好ましい特徴を、以下に記載する。

弁手段（圧力の変動を補償するかどうかは別として）によって提供される均一な流量を、器具のタイプ、サイズ、動作モード等にしたがって選択してもよい。好ましい実施形態によると、均一な流量を、（ｉ）０．５〜１．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉ）１．０〜２．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉｉ）２．０〜３．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｖ）３．０〜４．０Ｌ／ｈｒ；（ｖ）４．０〜５．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉ）５．０〜６．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉ）６．０〜７．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｘ）８．０〜９．０Ｌ／ｈｒ；（ｘ）９．０〜１０．０Ｌ／ｈｒ；または（ｘｉ）１０〜１５Ｌ／ｈｒの、１つまたは複数から選択してもよい。そのような流量は、スチームアイロンやスチームクッカー等、水を加熱して蒸気を発生させる家庭用器具で望ましいものであろう。

弁手段を、固定値を有する実質的に均一な流量を達成する目的で配置してもよい。しかしながら、少なくともいくつかの状況では、弁手段が調節可能な流量、例えば上記で定義された（ｉ）〜（ｘｉ）の１つまたは複数の範囲にわたって調節可能な流量を有することが好ましいといえよう。弁手段が、例えば、選択された排出流量または所望の排出流量まで手動で回すことのできるダイアルを備えていてもよい。こうすることによって、水加熱手段に適した流量をその器具のユーザが選択できるので、蒸気を発生する器具において蒸気生成率に直接影響をおよぼすこともあり得る。したがって、調節可能な流量弁手段は、フードスチーマ、スチームアイロンおよび手持ち型スチームジェネレータ（壁紙はがし器、ミルクフローサ(milk frother)、スチームクリーナ他）等の蒸気発生器具にとって好ましい特徴となるであろう。

流れ調整弁手段が、１つまたは複数の弁手段を備えていてもよい。複数の弁手段が設けられている場合、それらが同一物でも異なるものであってもよい。多数の弁手段が水流路に直列または並列に設けられていてもよい。好ましい一実施形態では、弁手段が、並列に配置された第１および第２の流れ調整弁手段（好ましくは圧力補償弁手段）、ならびに、それら弁手段の１つと直列になっているオン／オフ弁等の、ユーザ操作される流れスイッチを備える。この配置の特長は、水流路を一方または双方の弁手段を通じて分岐させるかどうかを、ユーザが手動で選択できるという点である。流れスイッチが開かれると、水が双方の流れ調整弁手段を通って平行に流れるので、流路の２つの支流によって均一な流量が提供され、その結果として水加熱手段への流量を全体的に増加させることができる。これにより、大量の水を一度に加熱することが望まれるとき、例えば蒸気を噴出させる必要があるときに、手動操作のブーストが得られる。

上記で既に説明したように、電気式水加熱器具が、蒸気発生器具であってもよい。よって、少なくともいくつかの好ましい実施形態では、水加熱手段は蒸気発生用のボイラ(boiler)である。電気式水ボイラ(electric water boiler)の好ましい一形態が、出願人による出願の公報ＷＯ２０１０／０８９５６１に記載されている。その水ボイラは好ましくは水注入口、電気ヒータ、蒸気吐出口および、ヒータと熱接触している少なくとも１つの表面によって境界が定められている蒸発空間を備え、蒸発空間は、水注入口から遠ざかる方向に拡大する断面積を呈するよう構成されている。一実施形態によると、水ボイラが、円錐状の沸騰チャンバを備えていてもよい。

上記のような電気式水ボイラは、通常は連続的に蒸気を発生させるために用いられる。しかしながら、蒸気が「要求に応じて(on demand)」必要とされる器具で特に有効であるといえる。なぜなら、そのようなボイラの特徴は、例えば水塊を加熱するのに加熱素子を用いる従来のボイラと比べ、水が最初に水注入口に入った時から非常に迅速に蒸気を生成できるということだからである。この効果を得る上で重要な要因は、加圧下でボイラに水を供給することであり、したがって、特に好ましい実施形態では、上記のような種類の電気式水ボイラの水注入口に加圧された水を供給するようにポンプ手段が配置されるか、または単に、記載された特徴の一部（断面積が拡大するという特徴も含まれる）を有するものである。そのような器具が、例えば、ＷＯ２０１０／０８９５６１に記載されているような、電気スチームアイロン、スチームクリーナ、壁紙はがし器、またはその他の手持ち型蒸気発生器具であってもよい。流路のポンプ手段によってボイラに供給される水の圧力は、好ましくは０．５バールより大きく、おそらくは３バールまでで、さらに好ましくは１〜２バールの範囲内である。

さらなる局面から、本発明は、貯水容器、使用時に水を加熱して蒸気を発生させる水ボイラ、および、水流路を介してボイラに水を供給するために貯水容器に接続されたポンプ手段を備え、さらに、水の流れを調整することによりボイラへの水の流量を実質的に均一にするために流路に配置された圧力補償弁手段を備える家庭用蒸気発生器具を提供する。

上記のような本発明のいずれかの局面に従った実施形態によると、水流路が、ボイラまたは水加熱手段への水の流入を制御するためのオン／オフ弁、貯水用の蓄圧器、圧力解放弁、および／またはコードレスコネクタインターフェイスのうちの１つまたは複数を含んでいてもよい。そのような構成要素は、直列および／または並列配置を含む、どのような組み合わせおよびどのような順序で流路に設けられていてもよい。ボイラへの水の供給を制御しそれによって水のサージを達成して蒸気の最初の「シューという噴出(whoosh)」を引き起こすオン／オフ弁および／または水蓄圧器を用いる利点については、ＷＯ２０１０／０８９５６１により詳細な解説がある。

いくつかの実施形態では、ポンプ手段は、器具がスイッチオンにされている間連続的に動作するよう配置される。このことにより、ボイラまたは水加熱手段への送水および水蓄圧器（設けられている場合）の補充に要する時間を最小限にするために圧力が確実に維持される。送水の必要がないときに、ポンプの停止や過剰な流れを吸い込んだりすることを防止するために、バイパス弁を（例えば、水を貯水容器へ戻すために）設けてもよい。

いくつかの実施形態では、ボイラまたは水加熱手段が所定の動作温度に達するまでポンプの動作を遅延させる手段を設けてもよい。温度感受性の制御手段を配置して、上記動作温度に達したことが検出されたときのみポンプ手段への電気接続を提供してもよい。あるいは、ボイラが暖められたと推測されるような時点までポンプ手段の動作を遅延させるように、タイマーをプログラミングしてもよい。ポンプ手段とボイラの電気加熱手段が、共通のオン／オフスイッチによって制御されるよう並列に電気接続されるのが好ましい。これにより、器具の単純な「ワンタッチ」操作が可能になる一方で、ポンプでボイラに注水したときにボイラが確実に十分高温になっているので、蒸気の発生が迅速に始まる。始動時間が短縮されるという利点が見込まれる。

いくつかの実施形態では、器具がさらに、例えばシステムの構成要素中で水垢の蓄積の原因となり動作の妨げとなるおそれのある鉱物のイオンやその他の汚染物質を除去するための水フィルタ手段を備える。そのような鉱物の堆積物は流れ調整弁、とりわけ圧力補償弁の正確な動作にとって特に有害となり得る。なぜならそのような堆積物は、ダイアフラムまたはその中の流れ絞り装置を詰まらせるおそれがあるからである。水フィルタ手段を、ボイラまたは水加熱手段への水流路でポンプ手段の下流に設けることによって、流れ調整弁に流入する前に水を処理してもよいが、少なくとも一部の実施形態では、ポンプを通過する水がフィルタによって先に処理されるように、フィルタ手段をポンプ手段の上流に設けることが好ましい。これは、硬水等の未濾過水の悪影響を最小限にする上で有効である。いくつかの実施形態では、水フィルタ手段は、前述または別の貯水容器からポンプ手段に水が流れる際にその水を処理する目的で配置される。

ポンプ手段が、流路に沿って水を水加熱手段またはボイラのほうに押し出すのに適した手段を備えていてもよいことは理解されるであろう。好ましい実施形態では、ポンプ手段は、実際に水に作用することにより流路に沿って水を移動させる機械式（すなわち、可動部を持つ）ポンプを備える。しかしながら、それほど好ましくない実施形態では、ポンプ手段がその代わりに単に水を重力下で移動させる静水圧を用いるか、または移動用の駆動力を作り出す目的で熱エネルギーを用いることも考えられる。連続的な水の流れを提供できるポンプ手段が好ましいが、いくつかの実施形態では、ポンプ手段が、水を噴出させることのできる弾性充填型の水貯留部(elastically-charged water store)を備えていてもよい。それどころかポンプ手段が、加圧された貯水容器によって提供されていてもよい。これは例えば圧縮空気チャンバを用いて達成することも可能であり、または貯水容器を弾性的に充填することも可能である。

上記の器具は、コード付でもコードレスであってもよい。手に持って使用するよう設計され自由に動かせることが要求されるであろうスチームアイロンのような器具は、コードレス、すなわち、移動式の手持ち型器具部(mobile hand-held appliance part)および電源に接続された電力ベース部(power base part)を備えた形態とすることができる。電気式コネクタを、手持ち部がベース部に載置されたときに手持ち部に電力を供給するよう設けてもよい。器具がコードレスである場合、移動部が、コードレスでの使用中にボイラまたは水加熱手段に水を供給するための内蔵貯水容器を備えていてもよい。移動部と内蔵貯水容器との接続時に移動部に水を供給し内蔵貯水容器に補充を行うように、ベース部およびコネクタを配置してもよい。例えばＷＯ２０１０／０８９５６１に記載されているように、電力用と水用の双方に共通のコードレスコネクタ装置が設けられていてもよい。

ここで、添付の図面を参照しながら、本発明のいくつかの好適な実施形態を単なる例示として説明する。図面において、
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気発生器具の概略ブロック図であり、
図２は、本発明の別の実施形態に係る移動式蒸気発生器具の概略ブロック図である。

図１に、手持ち型スチームワンドまたはスチームアイロン等の家庭用スチームジェネレータにおける水流路の配置図を示す。同器具は、水をポンプ４に供給する水タンク２を備える。タンク２とポンプ４との間の流路６には、硬水中に通常存在する鉱物イオンを除去し下流の構成要素中での水垢の堆積物の形成を防止できるように、イオン交換樹脂フィルタのような水フィルタ８を任意で設けてもよい。また、リターン流路１０をポンプ４からタンク２まで設けてもよい。そうすれば、必要なとき、例えば下流の閉塞またはシステムの故障の際に、流れをポンプ４によってタンク２まで還流させることができる。加えて、圧力解放弁１２が存在するため、ポンプから送られる加圧水が不要なときは大気圧タンク２内まで送り返されるように、リターン流路１０を介して水を再循環させることができる。これにより、停止や水の送出が要求されないときの過剰な流れの吸い込み無しに、ポンプを連続的に動作させることができる。ポンプが連続動作していれば、水を要求に応じて迅速に方向転換させポンプで送ることができる。

ポンプ４から下流の流路１４は、加圧下でボイラ１６まで水を運ぶのに用いられる。ポンプ付(pumped)流路１４が圧力補償一定流れ弁１８を含むので、ポンプ４からの導入流量や圧力のばらつきに関わらず、水は均一な流量でボイラ１６に供給される。圧力補償一定流れ弁１８は、同器具に要求される機能に応じて、ボイラ１６の性能を最大にするために特定の流量を提供するよう設計または設定される。流路１４中の別の弁２０のおかげで、ユーザは、ボイラ１６への流れをオンまたはオフにし、それによって蒸気の発生を制御することができる。ボイラ１６によって発生した蒸気は、ノズルその他の吐出口２２によって放出される。安全のため、ボイラ１６を通って逆流した蒸気を、別の圧力解放弁２６を介して流路１４に接続された蒸気排出口２４から放出することができる。

ボイラ１６は、ＷＯ２０１０／０８９５６１に示されている一般的なタイプであってもよい。すなわち、鋳造非鉄（アルミニウム等）本体を備え、本体は、埋め込み式有鞘加熱素子によって取り囲まれた円錐状の内部チャンバを有する。その加熱素子は略螺旋状で、円錐状の空洞の周囲に巻きついており、そこで湯が沸かされる。チャンバは、中心部に吐出口が設けられた被覆部材によって気密に閉鎖されている。水注入口が、チャンバの円錐端で水をボイラ１６内にポンプで送り込むことができる。円錐状チャンバの内面は、加熱蒸発面を形成しており、そこで水蒸気を生成する。円錐状の蒸発空間は水注入口から遠ざかり蒸気吐出口に向かう方向に進むにつれ断面積が大きくなるので、蒸気は、発生し吐出口に向けて上昇する間に膨張し得る。最初に水がチャンバに流入したとき、水が円錐の先端部で占める体積は比較的小さく、迅速に加熱される。その結果ボイラ１６では、蒸気を発生させるための始動時間が短縮される。

ポンプ付流路１４は、１つまたは複数の追加および任意の流路に対し平行に通っていてもよい。第１の任意の流路２８は、ノズル２２から放出される蒸気に加えまたは蒸気の代りに、加圧された水を放出することができるよう、ポンプ４を水吐出口３０に接続する。水吐出口３０が、例えばアイロン使用時に水を噴霧できるようにノズルを備えていてもよい。水吐出口３０が、例えば飲料をつくる目的で、水を器具の他の部分に向けて送るのに用いられてもよい。ユーザが吐出口３０からの水の放出を制御できるよう、弁３２を流路２８に任意で設けてもよい。

第２の任意の流路３４を、圧力補償一定流れ弁１８をバイパスする目的で配置してもよい。第２の圧力補償一定流れ弁３８に選択的に水を供給するために、このバイパス路３４が、ユーザ操作されるもう１つのオン／オフ弁３６を含んでいてもよい。弁３６がスイッチオンにされ流路１４からの水がバイパス路３４上に分岐されるとき、並列で動作する２つの圧力補償一定流れ弁１８、３８が存在している。それにより、要求に応じ余分な(extra)蒸気を発生させられるように、ユーザがボイラ１６への全体的な流量を一時的に上昇させる(boost)ことができる。

また図１から、一時的に貯水してから弾性的に充填される(elastically-charged)流れの「サージ(surge)」を提供することを目的として、水蓄圧器４０を任意でポンプ付流路１４に設けることが可能であることが分かる。そのような水蓄圧器については、ＷＯ２０１０／０８９５６１により詳細に記載されており、弾性的に膨張可能なブラダ(bladder)を備えるだけのものであってもよく、ブラダに貯留している水に圧力を印加するばね付きピストン(sprung piston)を任意で一緒に備えていてもよい。ＷＯ２０１０／０８９５６１に記載されているように、蒸気がゆっくり立ち昇るのではなくむしろ蓄圧器から水のサージにより得られる蒸気の最初の噴出を引き起こすことが望ましいときには、蓄圧器４０がスチームアイロンやスチームクリーナのような器具に含まれていてもよい。その他の器具、例えばスチームクッカーやミルクを泡立てるスチームワンド等は、どちらかといえば穏やかな蒸気放出が好ましいとされるので、蓄圧器を含まなくてもよい。

図２は、移動部を備えた蒸気発生器具、例えば手持ち型スチームアイロンやスチームクリーニングワンド等における水流の配置図である。流路および主要な構成要素の基本的な配置は上記と同じである。ただし、この器具では水タンク２、フィルタ８およびポンプ４がベースユニット４２に設けられている一方で、水蓄圧器４０、圧力補償一定流れ弁１８、３８、オン／オフ弁２０およびボイラ１６が、分離式の器具部４４に設けられている。これらの異なる特徴のみを図２に関連付けて説明する。移動部４４において、ボイラ１６により発生した蒸気は、例えばアイロンの底板にある蒸気孔４６に送り込まれる。過剰な蒸気も、ボイラ１６への流路１４から圧力解放弁２６を通って同じ蒸気孔４６へ放出できる。先の実施形態のように、任意の流路２８により、流れスイッチ３２を操作するユーザの要求に応じて、水噴霧デバイス３０まで水をポンプで送ることが可能になる。

ベース部４２は、水と電気の両方の接続を担う導管コード４８、例えば個別に絶縁された電線および水チューブを介して、ならびに相互接続アダプタ５０を通じて、移動式器具部４４に接続されていてもよい。アダプタ５０が無い場合は、移動部４４がベース部４２に接続されていても自由に動けるように、導管コード４８を十分に延長してもよい。しかしながら、器具部４４と一緒に動く扱いにくい導管コード４８無しで、移動部４４がベース部４２から完全に分離可能であることが望ましいといえよう。よって、図２に示されるように、移動部４４をベース部４２から完全に分離できるように、導管コード４８にアダプタ５０を設ける。アダプタ５０は、出願人によるＰ７５コードレス電気コネクタセットのような（ただし当然ながらその他の適切なコネクタも使用可能である）コードレス電気コネクタおよび水コネクタを含む一対のコードレスコネクタを備える。

図面のいずれかに関して記載された蒸気発生器具が、スチームアイロンであってもよい。例示されているスチームアイロンの、ボイラを通る目標流量が４０ｍｌ／分であってもよい。現在スチームアイロンで用いられる一般的なタイプのポンプは、公称システム圧力、例えば１．５バールで、同じ流量（４０ｍｌ／分）を送出するよう規定することも可能である。しかしながら現実には、ポンプによって送出される実際の流量が、主として２つの理由により、目標流量から変動する。第一に、既定の圧力については、ポンプ間で一般的に±２５％という広い許容誤差が生じ得る。第二に、システム圧力が多くの要因により相当変動するおそれがある。例えば、システム圧力は正常の使用で１．０バールから２．０バールの間で変動することがあり、これが流量においてさらなる±２５％の変動の原因となる可能性がある。そのため、４０ｍｌ／分（±２５％）×（±２５％）という当初の目標流量は、現実には２２．５ｍｌ／分〜６２．５ｍｌ／分の範囲で変動するであろう。そのような広範囲の変動はユーザに認識されるであろうが、１つまたは複数の圧力補償流れ弁が存在することにより、器具間のポンプ性能の変動に関わらず、また、１つの器具内で生じている圧力の変動に関わらず、水がボイラに例えば４０ｍｌ／分という均一な流量で確実に供給される。その結果、器具のメーカーにとっては厳密な許容誤差のポンプを実現する負担が軽減され、ポンプからの排出を変更したり流れを調整したりするための、より複雑化した制御システムも不要となる。

上記の１つまたは複数の圧力補償一定流れ弁は、一定流量に設定してもよく、またはユーザが流量を調節できるようにしてもよい。１つまたは複数の圧力補償一定流れ弁は、背圧における変動の影響を軽減しそれによって流れがボイラをよりスムーズに流れられるよう、一体化された逆止め弁を含んでいてもよい。例えば適切な圧力補償一定流れ弁はNetafim (www.netafim.com)から入手可能であり、直結型圧力補償「ドリッパ(drippers)」として販売されている。そのような灌漑用ドリッパ(irrigation drippers)またはエミッタは、他の多くのメーカーからも入手可能である。

本発明を２つの好ましい実施形態の観点から説明したが、本発明の多くの局面および特徴は、多くの異なる種類の器具、特に、壁紙はがし器および他の手持ち型蒸気発生器具のような、蒸気を発生させる他の器具に適用され得ることが理解されるであろう。上記で詳細に説明した実施形態や本明細書中に述べたその他の実施形態に関連して記載された特徴は、その他の如何なる実施形態にも等しく適用され得、本出願人は、このような特徴の組み合わせを具体的に想定している。したがって、本発明のいかなる特徴も、独立して適用可能であり、その適用は他に指定のある場合を除き当該特徴が言及されたこの特定の実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。

Claims (33)

1. 水流路を介して水加熱手段に接続されたポンプ手段を備え、さらに、前記加熱手段への水の流れを調整することにより実質的に均一な流量を達成するために前記流路に配置された弁手段を備える電気式水加熱器具。
2. 前記弁手段が流れ絞り装置を備える、請求項１に記載の電気式水加熱器具。
3. 前記弁手段が蛇行した(tortuous)、または渦巻状の(turbulent)流路を備える、請求項２に記載の電気式水加熱器具。
4. 前記弁手段が、前記弁手段に流入する水の圧力に応じて変形することにより流れを調整するために配置された弾性ダイアフラムを備える、請求項２または３に記載の電気式水加熱器具。
5. 前記弾性ダイアフラムが、前記弁手段に流入する水の圧力に応じて水の通路(passage)を制御して迷路状の流れの通路とするために配置されている、請求項４に記載の電気式水加熱器具。
6. 前記弾性ダイアフラムは、前記弁手段に流入する水の圧力が最低圧力より低いときに、流れを導入または流れを排出する前記弁手段を閉鎖するために配置されている、請求項４または５に記載の電気式水加熱器具。
7. 前記弾性ダイアフラムが、圧力を補償する方法で前記流れを調整するために配置されている、請求項４、５または６に記載の電気式水加熱器具。
8. 前記圧力補償弁手段は、１．０〜３．０バールまたは１．０〜２．０バールの範囲の圧力に対して実質的に均一な流量を提供する、請求項７に記載の電気式水加熱器具。
9. 前記均一な流量を、（ｉ）０．５〜１．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉ）１．０〜２．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉｉ）２．０〜３．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｖ）３．０〜４．０Ｌ／ｈｒ；（ｖ）４．０〜５．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉ）５．０〜６．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉ）６．０〜７．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｘ）８．０〜９．０Ｌ／ｈｒ；（ｘ）９．０〜１０．０Ｌ／ｈｒ；または（ｘｉ）１０〜１５Ｌ／ｈｒのいずれか１つまたは複数から選択することができる、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
10. 前記弁手段が調節可能な流量を有する、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
11. 前記弁手段が、並列に配置された第１および第２の流れ調整弁手段ならびに前記第１および第２の流れ調整弁手段の１つと直列に配置されユーザ操作される流れスイッチを備える、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
12. 前記水加熱手段が水蒸気発生用の水ボイラ(water boiler)である、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
13. 前記水ボイラは好ましくは水注入口、電気ヒータ、蒸気吐出口、および前記ヒータと熱接触する少なくとも１つの表面によって境界が定められた蒸発空間を備え、前記蒸発空間は前記水注入口から遠ざかる方向に拡大する断面積を呈するよう構成された、請求項１２に記載の電気式水加熱器具。
14. 前記ポンプ手段の上流に設けられた水フィルタ手段をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
15. 前記器具がコードレスであり、移動式の手持ち型器具部(mobile hand-held appliance part)および電力ベース部(power base part)を備える、先行する請求項のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
16. 水流路を介して水加熱手段に接続されたポンプ手段を備え、さらに、前記加熱手段への水の流れを調整することにより水圧に関わらず実質的に均一な流量を達成するために前記流路に配置された圧力補償弁手段を備える電気式水加熱器具。
17. 前記圧力補償弁手段が、前記弁手段に流入する水の圧力に応じて変形することにより流れを調整するために配置された弾性ダイアフラムを備える、請求項１６に記載の電気式水加熱器具。
18. 前記弾性ダイアフラムは、前記弁手段に流入する水が吐出口に到達する前に、少なくとも１つの流れ制御チャネルを通過するよう規制する(constrain)、請求項１７に記載の電気式水加熱器具。
19. 前記ダイアフラムおよび前記流れ制御チャネルは、流れに対する抵抗が注入口水圧に実質的に比例して増加するように構成されている、請求項１８に記載の電気式水加熱器具。
20. 前記ダイアフラムおよび前記流れ制御チャネルは、前記ダイアフラムが注入口圧力の増加に伴い変形すると前記チャネルの開口長さが増加するように構成されている、請求項１８または１９に記載の電気式水加熱器具。
21. 前記ダイアフラムおよび前記流れ制御チャネルは、前記ダイアフラムが注入口圧力の増加に伴い変形すると前記チャネルが狭められるように構成されている、請求項１８、１９または２０に記載の電気式水加熱器具。
22. 前記圧力補償弁手段は、１．０〜３．０バールまたは１．０〜２．０バールの範囲の圧力に対して実質的に均一な流量を提供する、請求項１６〜２１のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
23. 前記均一な流量を、（ｉ）０．５〜１．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉ）１．０〜２．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｉｉ）２．０〜３．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｖ）３．０〜４．０Ｌ／ｈｒ；（ｖ）４．０〜５．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉ）５．０〜６．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉ）６．０〜７．０Ｌ／ｈｒ；（ｖｉｉｉ）７．０〜８．０Ｌ／ｈｒ；（ｉｘ）８．０〜９．０Ｌ／ｈｒ；（ｘ）９．０〜１０．０Ｌ／ｈｒ；または（ｘｉ）１０〜１５Ｌ／ｈｒのいずれか１つまたは複数から選択することができる、請求項１６〜２２のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
24. 前記弁手段が調節可能な流量を有する、請求項１６〜２３のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
25. 前記弁手段が、並列に配置された第１および第２の流れ調整弁手段ならびに前記第１および第２の流れ調整弁手段の１つと直列に配置されユーザ操作される流れスイッチを備える、請求項１６〜２４のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
26. 前記水加熱手段が水蒸気発生用の水ボイラ(water boiler)である、請求項１６〜２５のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
27. 前記水ボイラは好ましくは水注入口、電気ヒータ、蒸気吐出口、および前記ヒータと熱接触する少なくとも１つの表面によって境界が定められた蒸発空間を備え、前記蒸発空間は前記水注入口から遠ざかる方向に拡大する断面積を呈するよう構成された、請求項２６に記載の電気式水加熱器具。
28. 前記ポンプ手段の上流に設けられた水フィルタ手段をさらに備える、請求項１６〜２７のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
29. 前記器具がコードレスであり、移動式の手持ち型器具部(mobile hand-held appliance part)および電力ベース部(power base part)を備える、請求項１６〜２８のいずれかに記載の電気式水加熱器具。
30. 貯水容器、使用時に水を加熱して蒸気を発生させるために配置された水ボイラ(water boiler)、および、水流路を介して前記ボイラに水を供給する前記貯水容器に接続されたポンプ手段を備え、さらに、水の流れを調整することにより前記ボイラへの水の流量を実質的に均一にするために前記流路に配置された圧力補償弁手段を備える家庭用蒸気発生器具。
31. 前記水流路が、前記水ボイラへの水の流入を制御するオン／オフ弁および貯水用の蓄圧器(accumulator)を含む、請求項３０に記載の家庭用蒸気発生器具。
32. 前記ポンプ手段の上流に設けられた水フィルタ手段をさらに備える、請求項３０または３１に記載の家庭用蒸気発生器具。
33. 前記器具がコードレスであり、移動式の手持ち型器具部(mobile hand-held appliance part)および電力ベース部(power base part)を備える、請求項３０、３１または３２に記載の家庭用蒸気発生器具。

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