JP3950994B2 - アイロン装置 - Google Patents

Description

本発明は底板を有するコードレスアイロンと、エネルギー供給源からエネルギーを受け取るスタンドとを具え、アイロンがスタンドに取り付けられている時、このアイロンを加熱するためアイロンにエネルギーを移送する移送手段を具えるアイロンの構成に関するものである。
現存のコードレスアイロンの構成においては、アイロンは底板を加熱するための電気加熱素子を具える。スタンドをエネルギー供給源としての主電源に接続している。アイロンがスタンドに取り付けられている時、底板を加熱するため、加熱素子は主電源に電気的に接続され、或る量の熱エネルギーを底板に蓄積する。底板は一種の蓄熱器であると考えられる。これにより、コードによってアイロンを主電源に接続しなくとも、使用者は或る時間の間、アイロンを使用することができる。これ等既知の構成は、アイロンの底板を再加熱するためアイロンをスタンドに取り付けている間の遊び時間と称する時間が余りにも短く、しかも主電源から利用できる最大電力が制約を受ける欠点がある。アイロンがけの最大時間は約１５秒である。アイロンがけをする織物を再配置するために使用する遊び時間は底板を再加熱する時間に等しく、僅か数秒である。この時間は底板を十分に再加熱するのに十分に長いものでないことが多い。通常、使用者はアイロンの底板の温度が選択された温度に達するまで待たないから、アイロンがけは余りにも低い温度で行われ、アイロンがけの機能が不十分なものになる。更に、１５秒の最長アイロンがけ時間は余りにも短いことが多い。使用者は一層長い時間にわたりアイロンがけができることを希望する。
本発明の目的は比較的長い時間にわたり使用することができ、アイロンがけ作業中、底板の温度が十分高いままであり、しかも底板の再加熱が最短の時間で済むコードレスアイロンを得るにある。
本発明アイロンの構成は、底板を有するコードレスアイロンと、エネルギー供給源からエネルギーを受け取るスタンドとを具え、前記アイロンが前記スタンドに取り付けられている時、このアイロンを加熱するためアイロンに前記エネルギーを移送する移送手段を具えるアイロンの構成において、前記エネルギーを蓄積する蓄積手段を前記スタンドに設け、前記アイロンが前記スタンドに取り付けられている時、蓄積されたエネルギーを前記移送手段によって移送することを特徴とする。
本発明アイロンの構成の利点は次のとおりである。現実にアイロンがけを行う間、及びアイロンの遊び時間の間に、スタンド内にエネルギーを連続して蓄積することができ、アイロンをスタンドに取り付ける度に、十分なエネルギーがスタンド内に常に蓄積され、アイロンにエネルギーを移送することができ、希望する温度まで底板を再加熱することができる。比較的短い時間中、即ち、アイロンがスタンドに取り付けられている時、この蓄積されたエネルギーがアイロンに移送される。蓄積されたエネルギーを移送するため、短い時間が必要であるに過ぎず、底板を十分に再加熱することができる。これに反し、既知のコードレスアイロンでは、ほぼ同一温度まで底板を再加熱するのに、一層長い時間が必要である。これは、既知のコードレスアイロンの場合には、アイロンは例えば主電源から直接エネルギーを受けるのであり、これに比較し、本発明によれば単位時間当たり一層多くのエネルギーをアイロンに移送することができるからである。しかも、本発明によれば、主電源から利用できる最大電力量に左右されない。
本発明の一実施例では、エネルギーを蓄積する蓄積手段が液体を収容する貯液タンクを具え、スタンドが貯液タンク内の液体を加熱する加熱手段を具え、アイロンが底板と、貯液タンクから加熱された液体を受け取るリザーバとを有し、底板を加熱するようリザーバ内の加熱された液体を底板に熱伝導するよう接触させ、リザーバ、及び貯液タンクの両方が液体のための導入管と、送出管とを具え、アイロンがスタンドに取り付けられている時、リザーバ、及び貯液タンクのそれぞれの導入管と、送出管とが相互に連結可能であり、貯液タンクからリザーバに、及びこの逆にリザーバから貯液タンクに液体をポンプで送り出すポンプをスタンドが具えることを特徴とする。
通常の電気加熱素子で底板を加熱する代わりに、高温液体で底板を加熱する。アイロンをスタンドに取り付ける度に、アイロン内の低温の液体はスタンドからの高温の液体と置き代わる。全ての種類の織物にアイロンを使用するためには、底板を200℃〜220℃まで加熱できるようにすべきであり、このことはリザーバ内の液体は少なくともこの温度を有する必要があることを意味する。グリセロールのような油状液体である多くの種類の液体を使用することができる。アイロンをスタンドに取り付けて、連結を行った時、高温の液体が貯液タンクからアイロン内のリザーバにポンプで汲みだされ、リザーバからの低温の液体が貯液タンクにポンプで戻される。アイロンがスタンドに取り付けられいる比較的短い遊び時間で、この液体を交換するのに十分である。リザーバ内の液体は非常に迅速に底板を加熱するから、アイロンは再び直ぐ使用する準備ができあがる。リザーバ内の液体は底板のための加熱緩衝体として役立つ。通常の一層長いアイロンがけ時間の間、及び遊び時間の間に、貯液タンク内の液体は再加熱される。
本発明の好適な実施例では、エネルギーを蓄積する蓄積手段がそれぞれ液体を収容する第１貯液室と、第２貯液室とを具え、スタンドが第１貯液室、又は第２貯液室のいずれかの液体を加熱する加熱手段を具え、アイロンが底板と、貯液室の一方の貯液室から加熱された液体を受け取るリザーバとを有し、底板を加熱するようリザーバ内の加熱された液体を底板に熱伝導するよう接触させ、リザーバが液体のための導入管と送出管とを具え、貯液室の両方がそれぞれ液体のための１個の連結管を具え、アイロンがスタンドに取り付けられている時、リザーバの導入管と、送出管とが貯液室のそれぞれの連結管に連結可能であることを特徴とする。
この実施例ではポンプは必要でない。貯液タンクは水の上方の空気の空間を残して、液体で満たされる。このシステムは蒸気圧と、空気圧とを受けて連続的に作動する。貯液タンク間の圧力差のため、スタンドからアイロンへ、この逆にアイロンからスタンドへの液体の交換が可能である。第１貯液タンク内の液体を加熱した後は、第１貯液タンク内の圧力はアイロンのリザーバ内の圧力より一層高く、第２貯液タンク内の圧力より一層高い。アイロンがけ作業によって、アイロンのリザーバ内の温度は降下する。アイロンをスタンドに取り付け、連結を行った時、第１貯液タンクからの液体は強制的にリザーバに送られ、同時にリザーバからの液体は強制的に第２貯液タンクに送られる。この交換は非常に迅速に生ずる。液体の交換の後は、この瞬時に最低の温度を有する貯液室内の液体は、選択された温度に達するまで加熱される。アイロンを再びスタンドに取り付けた次の時に、液体は強制的に反対方向に送られる。
コードレスアイロンをスタンドに取り付けた時、アイロンの導入管と送出管とをスタンドの管に連結する必要がある。特に液体が圧力を受けることにより、液体が漏洩する機会が常に存在する。従って、液体として水を使用するのが好適である。水は織物を汚さない。また、このシステムから水滴が漏出した時でも、水滴は通常、直ちに蒸発する。これは、この水は100℃を遙に越えているからである。他の利点は、水は優れた熱的性質を有することである。水は他の多くの液体に比較し、熱伝導性が一層良好であり、比熱が一層大きい。
他の実施例では、エネルギーを蓄積する蓄積手段が複数個の磁石を有しモータで駆動されるモータ被動フライホイールで構成されており、アイロンが底板に熱伝導するよう接触する磁化できる板を有し、アイロンがスタンドに取り付けられている時、底板を加熱するため誘導によってフライホイールの蓄積された回転エネルギーが磁化できる板に移送されることを特徴とする。
回転するフライホイールは或る量の回転エネルギーを有する。この回転エネルギーをアイロンに移送し、それを熱に変換することができる。発電機を介して、回転エネルギーを電気的エネルギーに変換し、次にこの電気的エネルギーを底板に加えて加熱して、この変換を行うことができる。しかし、この解決策は高価であり、大きさが増大する欠点がある。一層良い解決策は、フライホイールと底板との間の誘導結合によって、回転のエネルギーをアイロンの底板内の熱に直接変換することである。
他の実施例では、エネルギーを蓄積する蓄積手段がコンデンサを具え、コードレスアイロンが底板と、この底板に熱的に接触する電気加熱抵抗体とを具え、アイロンがスタンドに取り付けられている時、底板を加熱するため、電気導線を通じて、コンデンサに蓄積された電荷を電気加熱抵抗体に移送することを特徴とする。
コンデンサ内には、或る量のエネルギーを電荷の形で蓄積することができる。アイロンの底板を加熱するため、アイロンの抵抗体に非常に迅速にこの電荷を移送することができ、アイロンのための熱の再充填時間を減少させることができる。
本発明の他の実施例においては、アイロンがスタンドに取り付けられている時、蒸気室を加熱するため蓄積されたエネルギーをアイロンに移送すると共に、スタンドを通じて主電源から直接受け取った電気的エネルギーにより底板を加熱することを特徴とする。
アイロンの加熱は２個のエネルギー源によって行われる。即ち、蓄積されたエネルギーによって蒸気室を加熱し、主電源からの蓄積されていないエネルギーによって底板を加熱することである。このような実施例では、蓄積されるエネルギーの量を著しく減少させるから、言い換えればこのシステムの寸法を著しく減少させることができる。更に、このようにすれば、平均蒸気量を増大することができる。
添付図面を参照して、数個の実施例につき本発明を説明する。
図１はスタンドにコードレスアイロンを取り付けた状態のアイロンの構成を線図的に示す。
図２は高温の液体の形状にエネルギーを蓄積する貯液タンクと、貯液タンクとリザーバとの間に液体を交換するポンプとをスタンドが具える実施例を示す図１のアイロンの構成の線図的平面図である。
図３、及び図４は高温の液体の形状にエネルギーを蓄積する２個の貯液タンクをスタンドが具え、貯液タンクとリザーバとの間に液体を交換するため蒸気圧を使用する実施例を示す図１のアイロンの構成の線図的平面図である。
図５、及び図６はエネルギーを蓄積するのにフライホイールを使用し、このエネルギーをアイロンに移送する誘導結合を使用する実施例を示す。
図７はエネルギーを蓄積するのにコンデンサを使用する実施例を示す。
図１に示すアイロンの構成はコードレスアイロン１と、スタンド２とを具える。このコードレスアイロンはスタンドに対し、着脱することができる。スタンドとアイロンとの間のエネルギー移送は、アイロンをスタンドに連結するための継手片５、６を有する連結管３、４を介して行われる。このアイロンはスタンドから蓄積されたエネルギーを受け取る底板７を有する。
図２に示す第１実施例では、スタンドは貯液タンク８を具え、アイロンはリザーバ９を具え、これ等貯液タンク、及びリザーバにグリセロールのような液体を充填する。リザーバ９には、継手片５ａを有する導入管４ａと、継手片５ｂを有する送出管４ｂとを設ける。貯液タンク８には、継手片６ａを有する送出管３ａと、継手片６ｂを有する導入管３ｂとを設ける。各継手片には弁（図示せず）を設ける。アイロンをスタンドに取り付けた時、これ等弁は自動的に開く。送出管３ａにはポンプ１１を設ける。貯液タンク８内の液体を電気加熱素子１２によって加熱する。電気加熱素子は主電源１３からの電流によってエネルギーを受ける。貯液タンク８にサーモスタッド１４を設ける。貯液タンク８内の液体の温度をノブ１５によって調整することができる。
この構成の作動は次の通りである。アイロンがスタンドに取り付けられており、貯液タンク８、及びリザーバ９内の温度が等しいものと仮定する。使用者は織物にアイロンがけをすることを希望し、アイロンをスタンドから外す。アイロンがけを行っている間、熱は織物に与えられるから、底板の温度、従ってリザーバ内の液体の温度は低下する。同時に、貯液タンク８内の液体はノブ１５によって設定された所定温度まで加熱される。通常、希望する温度まで液体を加熱するのに要する時間より、アイロンがけを行っている時間は一層長い。それぞれの継手片を連結することによってアイロンをスタンドに取り付けると直ちに、貯液タンク８から高温の液体がリザーバ９にポンプで送り出され、リザーバから比較的低温の液体が貯液タンク８にポンプで戻される。僅か数秒間発生するこのポンプ作用の間に、リザーバ内の温度は希望する値となり、アイロンは次のアイロンがけ作業の準備が完了する。
加熱中、ポンプ１１とタンクの導入管３ｂとの間の小管１７によって、貯液タンク８内の液体の循環が行われる。この小管１７内の流れの制約は他の連結管内の流れの制約より一層大きいから、アイロンをスタンドに取り付けた時は、小管を通じて液体は流れ難いが、アイロンをスタンドから外した時は、液体は小管を通じて貯液タンク８の一側から他側に循環する。ポンプは連続的に作動する。この結果、貯液タンク内の液体の温度は一層均一になる。この実施例では、低温の液体を収容する他の貯液タンクをスタンドに設けることができる。低温貯液タンクを設ければ、アイロンを非常に迅速に冷却することができる。
上述の実施例の変形を図３に示す。この実施例では、２個の貯液タンク８ａ、８ｂを具え、各貯液タンクはサーモスタッド１４ａ、１４ｂによって制御されるそれぞれの貯液タンク自身の加熱素子１２ａ、１２ｂを有する。連結管３ｃ、３ｄはそれぞれタンク８ａ、８ｂ内の液体用の導入管、及び送出管として作用する。液体として、水を使用するが、このことは、例えば約２２０℃の温度を得るためには、タンク、及びリザーバ内の水が約２４バールの圧力にあることを意味する。ポンプは必要でない。これはタンクからリザーバへ、この逆にリザーバからタンクへの水の交換のため、タンク内の蒸気圧の差を使用することができるからである。図４の簡単化された図面を参照して、この構成の作動を説明する。
アイロン１がスタンド２に取り付けられており、リザーバ９内の水がほぼアイロンがけを行う温度にあり、即ちアイロンが使用できる状態にあるものと仮定する。これ等貯液タンクは水の上方に或る量の空気を残して、一部水で満たされている。
両方のタンク内の空気の質量はほぼ同一であり、作用中、同一に留まる。アイロンがスタンドに取り付けられている限り、リザーバを通じて、これ等タンクは互いに連通している。タンク８ａ内の温度がタンク８ｂ内の温度より一層高いものと仮定する。アイロンがけのため、アイロンをスタンドから取り外す。或るアイロンがけの時間後、アイロン作用に起因し、リザーバ内の水は冷却しており、従ってリザーバ内の圧力は減少している。次にアイロンを再びスタンドに取り付ける。タンク８ａ内の圧力はリザーバ９内の圧力より一層高く、タンク８ｂ内の圧力より一層高い。この圧力差によって、水はタンク８ａからリザーバ９内に流れ、同時に比較的低温の水がリザーバから強制的にタンク８ｂに入る。従って、リザーバ内の低温の水がタンク８ａからの高温の水と入れ代わる。水が流れ始めると直ちに、タンク８ａ内の蒸気１８、及び空気の体積が増大し、圧力が降下する。蒸気は、も早、飽和しておらず、水は沸騰を開始する。蒸気が再び飽和するまで、水は蒸発する。蒸発のために必要なエネルギーはタンク８ａ内の水から得るから、温度が降下する。両方のタンク内の圧力が再び等しくなった時、水は流れるのを停止する。アイロン底板は希望する温度となり、アイロンがけのため、アイロンをスタンドから再び外すことができる。ここで、タンク８ｂの加熱素子１２ｂがスイッチオンとなる。水がサーモスタッド１４ｂによって制御される希望する温度に達するまで、タンク８ｂは加熱される。この時点でタンク８ｂは「高温タンク」になっている。同時に、タンク８ｂ内の圧力は増大している。タンク８ｂ内の水が加熱された後は、タンク８ｂ内の温度、及び圧力はタンク８ａ内の温度、及び圧力より一層高い。この時点でタンク８ａは「低温タンク」である。両方のタンク内の蒸気１８は飽和している。アイロンを再びスタンドに取り付ける。タンク８ｂ内の圧力はタンク８ａ内の圧力より一層高いから、水はタンク８ｂからリザーバ９内に流れ、リザーバ９からタンク８ａ内に流れる。従って、ここで、水は反対方向に流れる。
使用者がアイロンがけをすることを希望し、アイロンをスタンドに取り付けると共に、両方のタンク、及びリザーバ内の水が室温であり、即ちどんなアイロンがけの温度よりはるかに低い温度である場合には、両方のタンクの内の一方、即ちタンク８ａの加熱素子をスイッチオンにする。タンク８ａ内の圧力、及び温度は増大し、圧力差に起因し、水はタンク８ａからリザーバ９に流れ始め、同時に、低温の水はリザーバから強制的にタンク８ｂに送られる。或る時間後、タンク８ｂは（空気の余地を残して）一杯になるが、底板の温度はまだ希望する温度に達していない。次に、加熱素子１２ａをスイッチオフにし、タンク８ｂの加熱素子１２ｂをスイッチオンにする。タンク８ｂ内の水が加熱され、圧力が上昇する。タンク８ｂ内の圧力はタンク８ａ内の圧力より一層高く、水は反対方向に流れる。底板の温度が希望する温度に達するまで、このことが数回、繰り返される。加熱素子のオン、オフのこの切替えは、或る時間、アイロンをスタンドに残した場合でも起きる。これは使用者がアイロンがけをすべき衣服を再配置するため更に時間が必要なためである。
図５に示す第２の実施例では、フライホイール２１をスタンド２内に収容する。主電源２３からエネルギーを受ける電動機２２により、このフライホイールを駆動する。回転するフライホイールは大量の回転エネルギーを蓄積することができる。このエネルギーをアイロンに移送するため、フライホイールは複数個の磁石２４を具え、アイロンは磁化できる板２５を具える。この磁化できる板は底板に熱伝導するよう接触する別個の板であってもよく、底板自身であってもよい。磁石をフライホイールのリムに配置するのが好適である。エネルギーの移送はフライホイールと磁化できる板（又は底板）との間の誘導結合によって行われる（図６参照）。アイロンをスタンドに取り付けた時、（底）板はフライホイールの直ぐ上に位置する。磁石は板内に局部振動磁界を誘導する。その結果、渦電流が誘導され、この渦電流が磁界内の強制的な変動を打ち消す。渦電流に起因する抵抗損により（底）板に熱を発生する。計算したところ、後に示すデータにより、蓄積されたエネルギーのフライホイールからコードレスアイロンの底板への移送に基づくアイロンの構成は有効であることを示した。
フライホイールは次のデータを有するものと仮定する。
半径ｒ＝0.06m
厚さｔ＝0.02m
材料の鋼の密度ρ＝8000kg/m³
速度ｎ＝40,000rpm
有効半径ｒ_eff＝0.045mでそれぞれ１cm²の面積を有する１４個のサマリウムコバルト磁石をこのフライホイールが支持する。
磁石とアイロンの底板との間のエアギャップ＝１mm
上記のデータからフライホイールのエネルギー量を次のように計算することができる。
Ｅ＝Ｊ＊１／２ω²＝１／２ρπｒ⁴ｔ＊１／２ω→Ｅ≒２８ｋＪ
磁石の速度はｖ＝ｎ／６０＊２πｒ_eff≒１８８ｍ／ｓとして計算することができる。
エネルギーがアイロンに移送されている間、フライホイールの速度が減少する。フライホイールとしては、速度を最高速度の半分より一層減少させないようにするのが普通である。フライホイールの速度が最高速度から、その半分の速度まで減少すると、エネルギー量は最大エネルギー量の１／４まで減少する。従って、２１ｋＪまではエネルギーを移送することができる。マクスウェルの式、及び有限要素計算法を使用すれば、１８８ｍ／ｓの速度で、動力移送は約６０ｋＷであることを計算することができる。９４ｍ／ｓ（最高速度の半分）の速度で、この動力移送は約２７ｋＷである。
上述の計算から、例えば少なくとも２０ｋＷをアイロンに移送できることは明らかである。２０ｋＷを移送する時間は僅か２秒である。大部分の既知のコードレスアイロンは約1.4ｋＷの出力を有する加熱素子を持つ。このことは、１５秒の休止時間中に２１ｋＪをアイロンに移送できることを意味する。フライホイールによるエネルギー移送は非常に短い時間内に可能である。
図７に示す本発明の第３の実施例では、エネルギーを蓄積する手段がコンデンサから成り、コードレスアイロンをスタンドから外した時、整流器ブリッジ３２を通じて、主電源３３からコンデンサ３１に充電する。このアイロンは電気加熱抵抗体３４を有し、この電気加熱抵抗体によってアイロンの底板を加熱する。アイロンをスタンドに取り付けると、コンデンサは加熱抵抗体３４を通じて放電し、底板は次のアイロンがけ作業のため加熱される。
通常、エネルギーの供給は、主電源から行われる。しかし、代案として任意その他の電気供給法、又は例えば蒸気の供給のような集中供給をエネルギー供給として考えることができる。
また、本発明によりスタンドからの蓄積されたエネルギーにより、又は既知のコードレスアイロンに現在まで使用されているような通常の加熱により、底板の再加熱の組合わせを使用することもできる。

Claims (5)

1. 底板を有するコードレスのアイロンと、エネルギー供給源からエネルギーを受け取りかつこのエネルギーを蓄積する蓄積手段を設けたスタンドとを具えるアイロン装置であって、前記アイロンが前記スタンドに取り付けられている時、このアイロンを加熱するためアイロンに前記蓄積されたエネルギーを前記アイロンに移送する移送手段を具える該アイロン装置において、前記スタンドが、エネルギーを蓄積する前記蓄積手段として、液体を収容する貯液タンクと、この貯液タンク内の液体を加熱する加熱手段とを具え、前記アイロンが、底板と、前記貯液タンクから加熱された液体を受け取るリザーバとを有し、前記底板を加熱するよう前記リザーバ内の加熱された液体を前記底板に熱伝導するよう接触させ、前記リザーバ、及び貯液タンクの両方が液体のための導入管と、送出管とを具え、前記アイロンが前記スタンドに取り付けられている時、前記リザーバ、及び貯液タンクのそれぞれの前記導入管と、送出管とを相互に連結可能にしたことを特徴とするアイロン装置。
2. 前記貯液タンクから前記リザーバに、及びこの逆に前記リザーバから前記貯液タンクに液体をポンプで送り出すポンプを前記スタンドが具えることを特徴とする請求項１に記載のアイロン装置。
3. 前記貯液タンクは、それぞれ液体を収容する第１貯液室および第２貯液室を具え、これら貯液室に、それぞれ液体のための１個の連結管を具えたことを特徴とする請求項１に記載のアイロン装置。
4. 前記液体が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアイロン装置。
5. 前記液体をグリセロールとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のアイロン装置。

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