KR20180087335A - 증기를 발생시키기 위한 장치 및 증기를 발생시키는 방법 - Google Patents

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KR20180087335A
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크리쉬난 모한쿠마르 발리얌바트
옌 렝 팡
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 표면(3)을 갖는 증기생성 요소(2)를 포함할 수 있는 장치(1)이다. 물은 급수구 장치(5)로부터 배플(6)을 거쳐 증기생성 요소(2)에 도입된다. 플레이트(2)는 물을 증발시키기 위해 가열 요소(4)에 의해 적합한 온도로 가열될 수 있다. 물을 증발시키기 위한 표면(3)은 배플(6) 아래로 연장되어, 물이 배플(6)로부터 증기생성 요소(2)의 표면(3) 상으로 유동한다. 증기생성 요소(2)는 물이 증기생성 요소(2) 위에서 하향으로 유동하여 증발되도록 구성된다.

Description

증기를 발생시키기 위한 장치 및 증기를 발생시키는 방법
본 발명은 증기 발생 장치 및 증기를 발생시키는 방법에 관한 것이다.
많은 증기생성 장치(steaming device), 특히 높은 증기율 전달을 갖는 장치에서, 요구 시에 증기생성을 위한 고온 표면 상으로 물을 전달하기 위해 전기 펌프가 사용된다. 몇몇 장치에서, 물은 전형적으로 사용자가 트리거(trigger)를 활성화시킬 때 전기 펌프를 사용하여 증기생성 표면 상으로 단일 스트림(stream) 또는 제트(jet)로서 투입 헤드로부터 전달된다.
몇몇 응용에서, 물은 더 양호한 열 추출 및 이에 의해 더 양호한 증기생성 성능의 목적으로 더 큰 면적에 걸쳐 확산되도록 요구된다. 그러한 응용에서, 스프레이 노즐 또는 제트(또는 멀티제트) 노즐이 큰 증기생성 표면에 걸쳐 물을 확산시키는 데 사용될 수 있다.
사용되는 물이 스케일(scale)의 형성을 유발하는 염 및 화합물을 가질 수 있기 때문에, 증기생성 표면에 걸쳐 물을 확산시키기 위한 스프레이 노즐의 사용은 회피되어야 하는데, 왜냐하면 작은 노즐 개구가 스케일 퇴적물로 쉽게 막혀 증기생성 기능의 실패를 야기하기 때문이다.
비교적 큰 개구를 갖는 노즐은 그것을 스케일 막힘 문제에 대해 더 강건하게 만든다. 그러나, 물은 증기생성 표면을 따른 매우 좁은 경로를 따라 흐를 수 있고, 이에 따라 높은 증기율 생성은 물이 증기 발생기에 의해 완전히 증발되는 것을 보장하기 위해 매우 긴 증기생성 표면을 필요로 하여, 기기를 부피가 크게 만들 것이다. 또한, 증기생성 표면에 충돌하는 제트는 증기 발생기의 다른 부분에 착륙하는 물방울의 튐을 유발하여, 낮은 증기생성 효율 및 긴 후-증기생성 효과를 야기한다(직접 가열되지 않은 부분에 착륙한 물방울은 증발하는 데 더 긴 시간이 걸린다).
전술된 문제점을 회피하거나 완화시키는, 증기를 발생시키기 위한 장치를 제안하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 독립항에 의해 한정된다. 종속항은 유리한 실시예를 한정한다.
본 발명에 따르면, 증기를 발생시키기 위한 장치가 제공된다.
본 발명은 증기를 발생시키기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 물을 증발시키기 위한 표면을 갖는 증기생성 요소(steaming element), 증기생성 요소를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하기 위한 가열 요소, 물을 분배하기 위한 급수구 장치(water inlet arrangement), 및 급수구 장치에 의해 분배된 물을 수용하도록 구성된 배플(baffle)로서, 물을 증기생성 요소로 지향시키도록 추가로 구성되는, 상기 배플을 포함하며, 물을 증발시키기 위한 표면은 배플 아래로 연장되어, 물이 배플로부터 증기생성 요소의 표면 상으로 유동하고, 증기생성 요소는 물이 증기생성 요소 위에서 하향으로 유동하여 증발되도록 구성된다.
배플은 배플을 가로지른 큰 폭(또는 면적)에 걸쳐 물을 확산시키는 데 도움을 주어, 물이 증기생성 요소의 폭(또는 면적)에 걸쳐 증기생성 표면 상으로 전달되는 것을 가능하게 할 수 있다. 물이 더 큰 폭 또는 면적에 걸쳐 확산되기 때문에, 물을 증발시키기 위한 표면이 (증기생성 표면 상의 물 유동 방향을 따라) 더 짧게 유지될 수 있어, 더 콤팩트한 장치의 결과를 가져올 수 있다.
증기생성 요소는 물을 증발시키기 위한 플레이트, 또는 물을 증발시키도록 구성된 임의의 구조체일 수 있다. 증기생성 요소는 증기 발생기의 몸체로 지칭될 수 있다. 가열 요소는 전기 히터와 같은 히터일 수 있다.
물을 증발시키기 위한 플레이트는 제1 단부 및 제2 단부를 가질 수 있다.
장치는 적어도 플레이트의 단부, 즉 플레이트의 제1 단부 아래로 연장되는 저부 표면을 포함하는 용기를 추가로 포함할 수 있다. 용기는 플레이트로부터 아래로 떨어지는 스케일을 수집하도록 구성될 수 있다. 플레이트는 용기로부터 원위에 있는 추가의 단부, 즉 제2 단부를 가질 수 있다.
플레이트는 상부 단부 및 하부 단부를 한정하도록 수평 방향(H)에 비해 각도(A0)로 경사질 수 있다. 하부 단부는 제1 단부일 수 있고, 상부 단부는 제2 단부일 수 있다. 용기의 저부 표면 부분은 플레이트의 하부 단부 아래로 연장될 수 있다. 플레이트 상으로 분배되는 물은 증발되면서 플레이트의 표면을 따라 흐를 수 있고, 플레이트의 표면 상에 형성된 칼크(calc)를 운반할 수 있다. 그렇기 때문에, 칼크는 플레이트 아래에 배치된 용기에 의해 수집될 수 있다. 용기는 상기 플레이트에 인접하게 배치될 수 있다.
비스듬히 놓인 가열된 플레이트 또는 증기생성 요소 상으로 물을 분배하는 것은, 플레이트가 수평인 경우보다 더 신속하게 물이 박막을 형성하고 증발되게 한다. 플레이트 또는 증기생성 요소 상으로 공급되는 물의 막이 가열된 표면에 비해 차갑기 때문에, 플레이트 또는 증기생성 요소 상의 임의의 스케일에 열 충격이 가해질 것이다. 즉, 물의 냉각 효과(적어도 물이 증발될 때까지) 및 표면의 가열 효과가 표면 상에 형성된 임의의 스케일에 열 응력 및 변형을 유발할 것이고 그것이 부서져 표면으로부터 제거되게 할 것이다.
플레이트의 표면의 경사각은 제거된 스케일이 플레이트의 표면을 따라 플레이트의 하부 단부를 향해, 그리고 궁극적으로는 용기 내로 이동하게 한다. 또한, 플레이트의 경사각은 증발의 효율을 개선하는 데 도움을 준다. 플레이트의 표면의 가파른 각도는 물이 중력의 작용에 의해 상기 플레이트의 표면 위에서 연속적으로 이동되는 것을 보장한다.
바람직하게는, 플레이트 또는 증기생성 요소의 표면은 평탄한 표면일 수 있다. 대안적으로, 플레이트의 표면은 증기생성 동안 물에 노출되는 표면적을 증가시키기 위해 거친 또는 패턴화된 구조체(예컨대, 필러(pillar)/칼럼(column))를 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 배플은 표면과 접촉하는 에지를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 배플은 표면으로부터 이격될 수 있다.
배플은 평탄한 표면으로부터 사전결정된 거리에 이격된 에지를 가질 수 있다. 사전결정된 거리는 예를 들어 약 0.1 cm 내지 약 5 cm의 임의의 값, 예컨대 약 0.1 cm 내지 약 2 cm일 수 있다.
에지는 톱니 모양의 프로파일(serrated profile)을 구비할 수 있다. 톱니 모양의 프로파일은 복수의 톱니 모양 또는 톱니 유사 패턴으로 구성될 수 있다. 톱니 모양의 프로파일은, 특히 장치가 비스듬히 기울어진 때, 배플의 폭에 걸친 더 균일한 물 확산을 보장할 수 있다. 다시 말해서, 톱니 모양의 프로파일은 톱니 모양의 에지에 도달하는 물을 증기생성 표면 상으로 별개의 방울들로서 지향시키거나 운반함으로써 물의 균일한 전달을 제공함에 있어서 비스듬한 기울어짐에 대해 장치의 강건성을 증가시킬 수 있다. 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지는 배플의 자유 단부, 즉 임의의 다른 구조체에 부착되지 않은 에지일 수 있다.
바람직하게는, 장치는 배플에 의해 후방-산란된(back-scattered) 물을 플레이트 또는 증기생성 요소로 지향시키도록 구성된 지향 구조체(directing structure)를 포함한다. 지향 구조체는 워터 제트(water jet)가 배플에 충돌하는 것으로 인한 후방-산란된 물방울을 지향시키는 데 도움을 준다. 후방-산란된 물방울은 지향 구조체에 의해 붙잡힐 것이고, 지향 구조체에 의해 플레이트 또는 증기생성 요소의 표면 상으로 지향될 것이다.
지향 구조체는 지향 구조체가 배플 위로 돌출되도록 배플로부터 연장될 수 있다. 지향 구조체와 배플은 연속 구조체를 형성할 수 있다. 지향 구조체는 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지를 가질 수 있다. 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지는 자유 에지일 수 있다. 지향 구조체의 에지는 배플의 자유 에지 바로 위에 있을 수 있다.
바람직하게는, 지향 구조체는 급수구 장치로부터 배플 상으로의 물의 통과를 허용하도록 구성된 개구를 포함한다. 급수구 장치에 의해 분배된 물은 배플까지 방해 없이 개구를 통과할 수 있음과 동시에, 지향 구조체는 워터 제트가 배플에 충돌하는 것에 기인한 후방-산란된 물방울을 다시 플레이트로 지향시키는 데 도움을 줄 수 있다.
바람직하게는, 급수구 장치는 하나 이상의 제트 노즐을 포함한다. 하나 이상의 제트 노즐은 높은 속도로 물을 분배하도록 구성된다. 제트 노즐은 스케일에 의해 쉽게 막힐 수 있는 스프레이 노즐에 비해 덜 취약하다(즉, 더 강건하다). 스케일은 물에 존재하는 염 및 화합물에 의해 유발될 수 있다. 경사진 증기생성 표면을 갖는 장치의 경우, 제트 노즐을 사용하여 표면에 직접 물을 전달하는 것은 물이 좁은 경로를 따라 증기생성 표면 아래로 흐르게 할 수 있다. 높은 증기율 생성은 이에 따라 물이 히터에 의해 증발되는 것을 보장하기 위해 매우 긴 증기생성 표면을 필요로 할 수 있다. 긴 증기생성 표면을 갖는 증기 발생기를 구비한 기기는 부피가 클 것이다. 또한, 증기생성 표면에 충돌하는 물의 제트는 증기 발생기의 다른 부분에 착륙할 수 있는 물방울의 튐을 유발할 수 있어, 낮은 증기생성 효율 및 긴 후-증기생성 효과를 야기할 수 있다(직접 가열되지 않은 증기 생성기의 부분에 착륙한 물방울은 증발하는 데 더 긴 시간이 걸릴 수 있다). 배플의 제공은 증기생성 표면의 길이를 감소시키고/시키거나 물방울의 튐을 감소시킬 수 있다.
배플은 친수성 표면을 가질 수 있거나 포함할 수 있다. 친수성 표면은 금속, 세라믹 또는 복합물을 포함할 수 있다. 친수성 표면에 충돌하는 물은 막을 형성하고 배플의 폭에 걸쳐 확산된다.
대안적으로, 배플은 소수성 표면을 가질 수 있거나 포함할 수 있다. 소수성 표면은 탄성중합체, 예컨대 실리콘 고무, 또는 중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 소수성 표면에 충돌하는 물은 복수의 스트림 또는 리뷸릿(rivulet)으로 소수성 표면 위에서 흐를 수 있다.
배플은 물을 플레이트 또는 증기생성 요소로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 안내 구조체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 안내 구조체는 플레이트 또는 증기생성 요소의 더 큰 폭 또는 면적에 걸쳐 물을 확산시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 안내 구조체는 채널, 홈, 슬롯 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 증기생성 요소 또는 플레이트는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 적어도 하나의 채널을 갖는다. 적어도 하나의 채널은 평행하게 연장되는 복수의 채널을 포함한다. 증기생성 요소 또는 플레이트가 수평에 대해 소정 각도로 경사진 경우, 그리고 물이 가열된 평평한 플레이트 또는 증기생성 요소 상으로 분배될 때, 물은 막을 형성하고, 플레이트 또는 증기생성 요소에 대한 막의 이동 방향은 물의 표면 장력과 중력의 조합에 의해 결정된다. 표면 장력의 효과는 분리된 리뷸릿들이 모여 더 두꺼운 막을 형성하도록 물이 플레이트 또는 요소의 표면을 가로질러 횡방향으로 이동하게 할 수 있다. 채널의 존재는 물이 플레이트 또는 요소의 표면을 가로질러 횡방향으로 이동하는 것을 방지하는데, 왜냐하면 표면 장력 효과는 물이 채널을 빠져나가게 하기에 충분하지는 않기 때문이다; 물은 대신에 중력에 의해 채널을 따라 이동하고 더 얇은 막을 형성하게 되며, 그러한 더 얇은 막은 더 두꺼운 막이 형성되도록 허용되는 경우보다 더 신속하게 증발하고 더 적은 에너지를 사용할 것이다. 또한, 증가된 증발률은, 분배되는 임의의 주어진 양의 물에 대해, 가열된 플레이트 또는 요소의 상부 단부와 하부 단부 사이의 거리가 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 증기 촉진물(코팅 또는 부착된 별개의 메시(mesh))이 증기생성 유효성을 향상시키기 위해 증기생성 요소 상에 제공될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 본 명세서에 설명된 바와 같은 증기를 발생시키기 위한 장치가 제공된다. 장치는 증기 발생기를 포함할 수 있다. 증기 발생기는 증기생성 요소를 포함할 수 있다. 증기 발생기는 배플을 추가로 포함할 수 있다. 증기 발생기는 가열 요소를 또한 포함할 수 있다. 증기 발생기는 급수구 장치를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 물을 상기 급수구 장치에 전달하기 위한 물 펌프, 및 상기 사전결정된 온도에 따라 급수구 장치에 전달되는 물 유량을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 전술된 바와 같은 스티머 기기(steamer appliance)가 제공된다. 기기는 물이 급수구 장치에 전달되기 전에 물을 저장하기 위한 저장조(reservoir) 또는 탱크를 또한 포함할 수 있다. 물은 증기생성 요소 상으로 분배되기 전에 여과되거나 사전-처리될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 증기를 발생시키는 방법이 제공된다. 방법은 증기생성 요소를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 물을 배플 상에 분배하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 배플은 물을 증기생성 요소의 표면을 향해 지향시키도록 구성된다. 방법은 증기를 발생시키기 위해 증기생성 요소의 표면을 따라 유동하도록 배플로부터 증기생성 요소 상으로 물을 분배하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
증기생성 요소는 플레이트일 수 있다. 플레이트는 제1 단부 및 제2 단부를 한정하거나 가질 수 있다.
플레이트는 수평 방향(H)에 비해 각도(A0)로 경사질 수 있다. 제1 단부는 하부 단부일 수 있고, 제2 단부는 상부 단부일 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 증기를 발생시키기 위한 장치에서 스케일을 수집하는 방법이 제공된다. 방법은 증기생성 요소 또는 플레이트를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 증기생성 요소 또는 플레이트는 제1 단부 및 제2 단부를 한정한다. 방법은 물을 배플 상에 분배하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 배플은 물을 증기를 발생시키기 위한 증기생성 요소 또는 플레이트로 지향시키도록 구성된다. 방법은 증기생성 요소 또는 플레이트로부터 아래로 떨어지는 임의의 스케일을 용기 또는 영역 내에 수집하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 용기 또는 영역은 적어도 제1 단부(즉, 하부 단부) 아래로 연장되는 저부 표면 부분을 포함한다.
바람직하게는, 용기는 상기 증기생성 요소 또는 플레이트에 인접하게 배치된다.
이제 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증기를 발생시키기 위한 장치의 측단면도.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기를 발생시키기 위한 장치의 측단면도.
도 2b는 도 2a에 예시된 장치의 사시도.
도 3a는 일 실시예에 따른 플레이트와 접촉하는 배플을 도시하는 도면.
도 3b는 다른 실시예에 따른 플레이트로부터 이격된 배플을 도시하는 도면.
도 4a는 장치가 사용 동안 기울어진 위치에 있을 때의 다른 실시예에 따른 돌출된 지향 구조체를 갖는 배플을 도시하는 도면.
도 4b는 장치가 사용 동안 수평 위치에 있을 때의 배플을 도시하는 도면.
도 5는 장치의 또 다른 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명의 추가 태양에 따른 흐름도.
도 7은 본 발명의 발명의 또 다른 태양을 보여주는 흐름도.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증기를 발생시키기 위한 장치(1)의 측단면도이다. 장치(1)는 물을 증발시키기 위한 표면(3)을 형성하는 증기생성 요소(2)를 포함한다. 장치(1)는 증기생성 요소(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하기 위한 가열 요소(4)를 추가로 포함할 수 있다. 장치(1)는 물을 분배하기 위한 급수구 장치(5)를 또한 포함할 수 있다. 장치는 급수구 장치(5)에 의해 분배되는 물을 수용하도록 구성된 배플(6)을 추가로 포함할 수 있다. 배플(6)은 물을 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 추가로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 장치(1)는 표면(3)을 갖는 증기생성 요소(2)를 포함할 수 있다. 물은 급수구 장치(5)로부터 배플(6)을 거쳐 플레이트(2)에 도입된다. 증기생성 요소(2)는 물을 증발시키기 위해 가열 요소(4)에 의해 적합한 온도로 가열될 수 있다.
배플(6)은 배플(6)을 가로지른 큰 폭(또는 면적)에 걸쳐 물을 확산시키는 데 도움을 주어, 물이 폭(또는 면적)에 걸쳐 증기생성 표면(3) 상으로 전달되는 것을 가능하게 할 수 있다. 물이 더 큰 폭 또는 면적에 걸쳐 확산되기 때문에, 물을 증발시키기 위한 표면(3)이 더 짧게 유지될 수 있어, 더 콤팩트한 장치의 결과를 가져올 수 있다. 배플은 스플래시 플레이트(splash plate)일 수 있다.
물 증발 온도는 약 95 내지 105℃, 예컨대 약 100℃일 수 있다. 급수구 장치는 물을 배플 상으로 분배하기 위한 하나 이상의 급수구를 포함할 수 있다. 급수구 장치는 하나 이상의 제트 노즐을 포함할 수 있다.
물은 배플(6)에 의해 증기생성 요소(2)의 표면(3)으로 지향될 수 있다. 증기생성 요소(2)는 하부 단부(7a) 및 상부 단부(7b)를 한정하도록 수평 방향(H)에 비해 각도(A0)로 경사질 수 있다. 예를 들어, 플레이트(2)는 수평으로부터 적어도 45도 경사질 수 있다. 그러나, 증기생성 요소(2) 및/또는 증기생성 요소(2)의 표면(3)이 수평 방향(H)에 평행한 것이 또한 구상될 수 있다. 표면(3)은 평탄한 표면일 수 있다. 하부 단부(7a)는 제1 단부로 지칭될 수 있고 상부 단부(7b)는 제2 단부로 지칭될 수 있다.
증기생성 요소(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 플레이트일 수 있다. 그러나, 증기생성 요소(2)가 융기된 표면(3)을 갖는 플레이트일 수 있거나, 물을 가열하고 증발시키기에 적합한 임의의 구조체일 수 있다는 것이 또한 구상될 수 있다.
증기생성 요소(2)는 장치(1)가 작동 중일 때 물이 그것 상으로 퇴적되는 전술한 가열된 표면(3)을 제공한다. 증기생성 요소(2) 상에 형성된 스케일은 플레이킹(flaking)의 과정에 의해 부서진다. 스케일의 플레이크는 증기생성 요소(2)의 경사면 또는 슬로프를 따라 이동하게 된다. 장치(1)는 스케일의 플레이크를 수집하기 위한 용기 또는 영역(도 1에 도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다. 용기 또는 영역은 상기 증기생성 요소(2)에 인접하게 배치될 수 있다.
증기생성 요소(2)가 경사진 플레이트인 경우, 플레이트(2) 상에 형성된 스케일은 하부 단부(7a)를 향해 아래로 이동한다. 용기 또는 영역은 하부 단부(7a) 아래에 배치될 수 있다. 용기는 상기 하부 단부 아래로 연장되는 저부 표면 부분을 포함할 수 있다. 저부 표면 부분은 상기 하부 단부보다 아래에 있는 수평 표면 부분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 용기 또는 영역을 둘러싸는 복수의 플레이트가 제공될 수 있다. 용기 또는 영역은 플레이트 또는 증기생성 요소(2)와 일체로 형성될 수 있다.
용기는 복수의 벽을 포함할 수 있으며, 이때 용기의 내측 부분에 접근하기 위해 벽들 중 적어도 하나 내에 탈착가능한 개구가 형성된다.
배플(6)은 스플래시 플레이트로 지칭될 수 있다. 배플(6)은, 급수구 장치(5)로부터의 물을 수용하도록 구성되고, 수용된 물을 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 추가로 구성된 임의의 구조체일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배플(6)은 표면(3)으로부터 사전결정된 거리에 이격된 에지(8a)를 가질 수 있다. 에지(8a)는 플레이트(2)에 근접할 수 있다. 사전결정된 거리는 예를 들어 약 0.1 cm 내지 약 5 cm의 임의의 값, 예컨대 약 0.1 cm 내지 약 2 cm일 수 있다. 그러나, 배플(6)이 표면(3)과 접촉하는 것, 즉 에지(8a)가 표면(3)과 접촉하는 것이 또한 구상될 수 있다. 아래로 유동하는 물이 배플(6) 및 표면(3)/증기생성 요소(2)에 걸쳐 거의 연속적인 막을 형성하도록, 배플(6)은 표면(3) 또는/및 증기생성 요소(2)와 접촉하거나 거의 접촉할 수 있다.
배플(6)은 플레이트(2)로부터 원위에 있는 추가의 에지(8b)를 가질 수 있다. 배플(6)은 수평에 대해 각도(B0)로 경사질 수 있다. 수평선(H)에 대해, 각도(A0)는 음일 수 있고 각도(B0)는 양일 수 있다. 각도(B0)는 실질적으로 큰 값일 수 있다. 각도(B0)는 둔각일 수 있다. 각도(A0)는 각도(B0)보다 작은 값일 수 있다. 각도(A0)는 예각일 수 있다.
에지(8a)는 톱니 모양의 프로파일(예컨대, 톱니-유사)을 가질 수 있거나, 매끄러울 수 있거나, 파형 패턴을 가질 수 있다.
배플(6)은 물을 플레이트 또는 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 안내 구조체(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 안내 구조체는 플레이트 또는 증기생성 요소(2)의 더 큰 폭 또는 면적에 걸쳐 물을 확산시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 안내 구조체는 채널, 홈, 슬롯 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 안내 구조체는 배플(6)의 표면 상에 배열될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 안내 구조체는 배플(6)의 에지(8a) 상에 또는 그것으로부터 가까이에(즉, 사전결정된 거리 내에) 있을 수 있다.
배플(6)은 친수성 표면을 가질 수 있다. 친수성 표면은 금속 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 배플(6)은 또한 배플(6)의 표면이 친수성이도록 금속 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 친수성 표면에 충돌하는 물은 배플(6)의 폭을 가로질러 확산되어 박막을 형성한다. 후속하여, 박막은 증기생성 요소(2) 상으로 지향된다. 배플(6)은 물을 증기생성 요소(2)의 폭에 걸쳐 확산시키기 위해 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지를 가질 수 있다.
대안적으로, 배플(6)은 소수성 표면을 가질 수 있거나 포함할 수 있다. 소수성 표면은 탄성중합체, 예컨대 실리콘 고무, 또는 중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 배플(6)은 배플(6)의 표면이 소수성이도록 탄성중합체 또는 중합체를 포함할 수 있다. 소수성 표면에 충돌하는 물은 복수의 스트림 또는 리뷸릿으로 소수성 표면을 통해 흐를 수 있다. 소수성 표면은 물의 스트림 또는 리뷸릿이 신속하게 통과하는 것을 허용한다.
증기생성 요소 또는 플레이트(2)는 적어도 하나의 채널(도 1에 도시되지 않음)을 구비할 수 있다. 적어도 하나의 채널은 제1 단부(7a)와 제2 단부(7b) 사이에서 연장될 수 있다. 적어도 하나의 채널은 복수의 채널을 포함할 수 있다. 증기생성 요소 또는 플레이트(2)가 수평에 대해 소정 각도로 경사진 경우, 그리고 물이 가열된 평평한 플레이트 또는 증기생성 요소(2) 상으로 분배될 때, 물은 막을 형성하고, 플레이트 또는 증기생성 요소(2)에 대한 막의 이동 방향 및 속도는 물의 표면 장력과 중력의 조합에 의해 결정된다. 표면 장력의 효과는 분리된 리뷸릿들이 모여 더 두꺼운 막을 형성하도록 물이 플레이트 또는 요소의 표면(3)을 가로질러 횡방향으로 이동하게 할 수 있다. 채널의 존재는 물이 플레이트 또는 요소의 표면을 가로질러 횡방향으로 이동하는 것을 방지하는데, 왜냐하면 표면 장력 효과는 물이 채널을 빠져나가게 하기에 충분하지는 않기 때문이다; 물은 대신에 중력에 의해 채널을 따라 이동하고 더 얇은 막을 형성하게 되며, 그러한 더 얇은 막은 더 두꺼운 막이 형성되도록 허용되는 경우보다 더 신속하게 증발하고 더 적은 에너지를 사용할 것이다. 또한, 증가된 증발률은, 분배되는 임의의 주어진 양의 물에 대해, 가열된 플레이트 또는 요소(3)의 상부 단부(7b)와 하부 단부(7a) 사이의 거리가 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 추가적으로, 플레이트 또는 요소의 표면(3)은 물과의 접촉 면적을 증가시키기 위해 돌출 특징부 또는 함몰부(depression)를 구비할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증기를 발생시키기 위한 장치(1)의 측단면도이며, 이 실시예의 동일한 특징부는 동일한 도면 부호를 갖는다. 도 2b는 도 2a에 예시된 장치(1)의 사시도이다. 위의 실시예에서와 같이, 장치(1)는 물을 증발시키기 위한 표면(3)을 형성하는 플레이트(2)를 포함한다. 장치(1)는 플레이트(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하기 위한 가열 요소(4)를 추가로 포함할 수 있다. 장치(1)는 물을 분배하기 위한, 하나 이상의 제트 노즐과 같은, 급수구 장치(5)를 또한 포함할 수 있다. 장치는 급수구 장치(5)에 의해 분배되는 물을 수용하도록 구성된 배플(6)을 추가로 포함할 수 있다. 배플(6)은 물을 플레이트(2)로 지향시키도록 추가로 구성될 수 있다.
또한, 장치는 배플(6)에 의해 후방-산란되는 물을 플레이트(2)로 지향시키도록 구성된 지향 구조체(9)를 포함한다. 지향 구조체(9)는 워터 제트가 배플(6)에 충돌하는 것으로 인한 후방-산란된 물방울을 지향시키는 데 도움을 준다. 후방-산란된 물방울은 지향 구조체(9)에 의해 붙잡힐 것이고, 지향 구조체(9)에 의해 플레이트(2)의 표면(3) 상으로 지향될 것이다.
지향 구조체(9)는 배플(9)의 일부일 수 있다. 지향 구조체(9)는 지향 구조체(9)가 배플(6) 위로 돌출되도록 배플(6)로부터 연장될 수 있다. 지향 구조체(9)와 배플(6)은 연속, 통합된 구조체를 형성할 수 있다. 대안적으로, 배플(9)은 지향 구조체(9)로부터 분리된 구조체일 수 있다. 지향 구조체(9)는 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지(10)를 가질 수 있다. 톱니 모양의 프로파일을 갖는 에지는 자유 에지일 수 있다. 지향 구조체의 에지는 배플의 자유 에지 바로 위에 있을 수 있다.
바람직하게는, 지향 구조체(9)는 급수구 장치(5)로부터 배플(6) 상으로의 물의 통과를 허용하도록 구성된 개구(11)를 포함한다. 급수구 장치(5)에 의해 분배된 물은 배플(6)까지 방해 없이 개구(11)를 통과할 수 있음과 동시에, 지향 구조체(9)는 워터 제트가 배플(6)에 충돌하는 것에 기인한 후방-산란된 물방울을 다시 플레이트(2)로 지향시키는 데 도움을 줄 수 있다. 지향 구조체(9)와 배플(6)은 워터 제트의 통과를 위한 개구(11), 및 배플(6)에의 충돌 시에 후방-산란된 물을 수용하는 데 도움을 주는 부분 포위된 공간을 갖는 절첩된 설계를 형성할 수 있다.
도 2a의 L, L1 및 L2는 물의 가능한 유동을 나타낸다. 급수구 장치(5)에 의해 분배되는 물(L에 의해 나타냄)은 개구(11)를 통과해 배플(6) 상으로 나아갈 것이다. 배플(6)과 충돌할 때, 일부 물은 배플(6)을 따라 플레이트(2) 상으로 유동할 것이다(L2에 의해 나타냄). 일부 물방울(L1에 의해 나타냄)은 후방 산란될 수 있다. 물방울은 돌출된 지향 구조체(9) 상에 떨어지고 배플(6) 및/또는 플레이트(2)로 지향될 수 있다. 플레이트(2)의 표면(3)은 히터(4)에 의해 가열되어, 증기의 발생을 유발한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 배플(6)은 평탄한 표면으로부터 사전결정된 거리에 이격될 수 있다. 사전결정된 거리는 예를 들어 약 0.1 cm 내지 약 5 cm의 임의의 값, 예컨대 약 0.1 cm 내지 약 2 cm일 수 있다.
도 2a 및 도 2b에서, 급수구 장치(5)는 개구(11)를 통과하지 않는다. 급수구 장치(5)와 배플(6)은 개구(11)의 서로 반대편에 있는 측들에 있다. 그러나, 급수구 장치 또는 제트 노즐(5)이 개구(11)를 통과할 수 있다는 것이 또한 구상될 수 있다. 개구(11)는 원형 또는 반원형일 수 있거나, 임의의 적합한 형상일 수 있다. 개구(11)는 에지(10)로부터 연장되는 V-형상 또는 U-형상의 노치(notch)일 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 플레이트(2)와 접촉하는 배플(6)을 도시한다. 플레이트(2)는 배플(6)에 수직일 수 있다. 도 3a로부터 보이는 바와 같이, 배플(6)을 따라 흐르는 물은 플레이트(2)의 표면(3)에 의해 직접 수용된다. 도 3b는 다른 실시예에 따른 플레이트(2)로부터 이격된 배플(6)을 도시한다. 수막(water film)은 배플(6)의 에지(8a)로부터 떨어지기 전에 표면 장력 효과로 인해 물방울을 형성한다. 도 3a 및 도 3b 둘 모두에서, 제트 노즐(5)로부터의 물은 배플(6)에 의해 플레이트(2)의 증기생성 표면(3)으로 지향되기 전에 배플(6) 상으로 분배된다.
도 4a는 다른 실시예에 따른 돌출된 지향 구조체(9)(즉, 절첩된 설계)를 갖는 배플(6)을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 장치(1)가 사용 동안 기울어진 위치에 있을 때, 지향 구조체는 여전히 증기생성 표면의 폭에 걸쳐 물을 충분히 확산시키는 것이 가능할 수 있다. 도 4b는 장치(1)가 사용 동안 수평 위치에 배치될 때의 배플(6)을 도시한다. 도 4a 및 도 4b 둘 모두의 지향 구조체(9)는 증기생성 표면의 폭에 걸쳐 물을 충분히 확산시킬 수 있다. 배플(6)은 톱니 모양의 프로파일을 구비할 수 있는 에지(8a)를 갖는다(톱니-유사 에지). 톱니 모양의 프로파일은, 장치가 수평 위치에 있는지 또는 기울어진 위치에 있는지에 무관하게, 증기생성 요소(2)로의 배플(6)에 의한 물의 더 균일한 전달을 허용한다. 지향 구조체(9)가 또한 톱니 모양의 프로파일을 구비할 수 있는 에지(10)를 갖는다(톱니-유사 에지). 지향 구조체(9)는 제트 노즐(5)이 통과하는 개구 또는 구멍(11)을 포함한다. 지향 구조체(9)는 워터 제트가 배플(6)에 충돌하는 것으로 인한 물방울의 후방-산란을 감소시키는 데 도움을 주고, 물을 증기생성 요소(2) 상으로 지향시키는 효율을 증가시키는 데 도움을 줄 수 있다.
도 5는 장치(1)의 또 다른 실시예의 사시도이다. 이 실시예의 유사한 특징부는 동일한 도면 부호를 갖는다. 도 5는 물을 증발시키기 위한 표면(3)을 갖는 증기생성 요소(2)를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 증기생성 요소(2)는 표면(3)을 포함하는 융기된 프로파일을 가질 수 있다. 장치는 증기생성 요소(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하기 위한 가열 요소(도 5에 도시되지 않음)를 추가로 포함한다. 장치(1)는 물을 분배하기 위한 급수구 장치(5)를 또한 포함할 수 있다. 장치(1)는 급수구 장치(5)에 의해 분배된 물을 수용하도록 구성된 배플(6)을 추가로 포함하며, 상기 배플(6)은 물을 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 추가로 구성된다.
지향 구조체(9)가 배플(6)로부터 연장되고 배플(6) 위로 돌출된다. 지향 구조체(9)는 개구(11)를 가질 수 있다. 물은 급수구 장치(5)에 의해 개구(11)를 통해 배플(6) 상으로 분배된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 표면(3)은 수평일 수 있다. 증기생성 요소(2)는 플레이트의 중앙에서 융기된 표면(3)을 갖는 플레이트일 수 있다. 증기생성 요소(2)가 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다는 것이 구상될 수 있다. 증기생성 요소(2)는 물을 가열하고 증발시키기 위한 표면(3)을 갖는 임의의 구조체일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 경사진 슬로프(12)가 융기된 표면(3)으로부터 평탄한 하부 표면(13)까지 연장될 수 있다. 하부 표면(13)은 융기된 표면(3)을 둘러싼다. 물은 배플(6)로부터 증기생성을 위한 표면(3) 상으로 유동한다. 증발되지 않은 물은 융기된 표면(3)을 둘러싸는 경사진 슬로프(12)를 따라 하부 표면(13) 상으로 추가로 유동할 수 있다. 형성된 스케일 입자는 증발되지 않은 물과 함께 경사진 슬로프(12)를 따라 아래로 운반될 수 있다.
물에 의해 운반된 칼크를 수집하기 위한 영역 또는 용기(14)가 하부 표면(13)을 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에서, 하부 표면(13)은 칼크를 수집하기 위한 영역 또는 용기(14)일 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 특징부를 포함하고, 물을 상기 급수구 장치(5)에 전달하기 위한 물 펌프(예컨대, 전기 펌프), 및 상기 사전결정된 온도에 따라 급수구 장치(5)에 전달되는 물 유량을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 포함하는 스티머 기기가 또한 제공될 수 있다. 기기는 물이 급수구 장치(5)에 전달되기 전에 물을 저장하기 위한 저장조 또는 탱크를 또한 포함할 수 있다. 스티머 기기는 증기 다리미 또는 의복 스티머(garment steamer)일 수 있다. 물은 사용자가 물 펌프의 트리거를 활성화시킬 때 저장조 또는 탱크로부터 급수구 장치(5) 및 배플(6)을 거쳐 표면(3)에 전달될 수 있다.
스티머 기기는 즉각적인 타입의 것일 수 있다. 다시 말해서, 스티머 기기는 증기가 필요할 때에만 가열된 표면(3) 상으로 물을 도입하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 추가 태양에 따른 흐름도이다. 본 발명의 추가 태양은 증기를 발생시키는 방법에 관한 것일 수 있으며, 상기 방법은:
- S1에서, 증기생성 요소(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하는 단계, 및
- S2에서, 물을 배플(6) 상에 분배하는 단계로서, 배플(6)은 물을 증기를 발생시키기 위한 증기생성 요소(2)의 표면(3)으로 지향시키도록 구성되는, 상기 물 분배 단계를 포함한다.
배플(6)은 배플(6)을 가로지른 큰 폭(또는 면적)에 걸쳐 물을 확산시키는 데 도움을 주어, 물이 폭(또는 면적)에 걸쳐 증기생성 표면(3) 상으로 전달되는 것을 가능하게 할 수 있다. 물이 더 큰 폭 또는 면적에 걸쳐 확산되기 때문에, 물을 증발시키기 위한 표면(3)이 더 짧게 유지될 수 있어, 더 콤팩트한 장치의 결과를 가져올 수 있다.
본 방법은 본 명세서에 설명된 임의의 실시예에 따른 장치(1)를 사용하여 증기를 발생시키는 방법일 수 있다.
증기생성 요소(2)는 플레이트일 수 있다. 플레이트(2)는 제1 단부 및 제2 단부를 한정하거나 가질 수 있다.
플레이트(2)는 수평 방향(H)에 비해 각도(A0)로 경사질 수 있다. 제1 단부(7a)는 하부 단부일 수 있고, 제2 단부(7b)는 상부 단부일 수 있다.
장치(1)는 상기 플레이트(2)에 인접하게 배치된 용기 또는 영역(14)을 추가로 포함할 수 있다. 용기(14)는 적어도 상기 하부 단부 아래로 연장되는 저부 표면 부분을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 발명의 또 다른 태양을 보여주는 흐름도이다. 도 7은 증기를 발생시키기 위한 장치(1)에서 스케일을 수집하는 방법을 보여준다. 본 방법은:
- T1에서, 증기생성 요소 또는 플레이트(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하는 단계로서, 증기생성 요소 또는 플레이트(2)는 제1 단부(7a) 및 제2 단부(7b)를 한정하는, 상기 가열 단계,
- T2에서, 물을 배플(6) 상에 분배하는 단계로서, 배플(6)은 물을 증기를 발생시키기 위한 증기생성 요소 또는 플레이트(2)로 지향시키도록 구성되는, 상기 물 분배 단계,
- T3에서, 증기생성 요소 또는 플레이트(2)로부터 아래로 떨어지는 임의의 스케일을 용기 또는 영역(15) 내에 수집하는 단계로서, 용기 또는 영역(15)은 적어도 제1 단부(7a) 아래로 연장되는 저부 표면 부분을 포함하는, 상기 수집 단계를 포함할 수 있다.
설명된 바와 같은 위의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 기술 접근법을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되지만, 당업자는 본 발명의 기술 접근법이 본 발명의 기술 접근법의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 변경되거나 동등하게 대체될 수 있으며, 그러한 변경 또는 대체가 또한 본 발명의 청구범위의 보호 범주에 속할 것이라는 것을 이해할 것이다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 청구범위 내의 임의의 도면 부호는 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 증기를 발생시키기 위한 장치(1)로서,
    - 물을 증발시키기 위한 표면(3)을 갖는 증기생성 요소(steaming element)(2),
    - 상기 증기생성 요소(2)를 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하기 위한 가열 요소(4),
    - 물을 분배하기 위한 급수구 장치(water inlet arrangement)(5), 및
    - 상기 급수구 장치(5)에 의해 분배된 상기 물을 수용하도록 구성된 배플(baffle)(6)로서, 상기 물을 상기 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 추가로 구성되는, 상기 배플(6)을 포함하며,
    물을 증발시키기 위한 상기 표면(3)은 상기 배플(6) 아래로 연장되어, 물이 상기 배플(6)로부터 상기 증기생성 요소(2)의 상기 표면(3) 상으로 유동하고, 상기 증기생성 요소(2)는 물이 상기 증기생성 요소(2) 위에서 하향으로 유동하여 증발되도록 구성되는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 증기생성 요소(2)는 상부 단부(7b) 및 하부 단부(7a)를 한정하도록 수평 방향(H)에 비해 각도(A0)로 경사진 플레이트인, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 장치(1)는 용기(14)를 추가로 포함하며, 상기 용기(14)는 상기 하부 단부 아래로 연장되는 저부 표면 부분을 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)은 상기 표면(3)과 접촉하는 에지(8a)를 갖는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)은 상기 표면(3)으로부터 사전결정된 거리에 이격된 에지(8a)를 갖는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 에지(8a)는 톱니 모양의 프로파일(serrated profile)을 갖는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)에 의해 후방-산란된(back-scattered) 물을 상기 증기생성 요소(2)로 지향시키도록 구성된 지향 구조체(directing structure)(9)를 추가로 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  8. 제7항에 있어서, 상기 지향 구조체(9)는 상기 지향 구조체(9)가 상기 배플(6) 위로 돌출되도록 상기 배플(6)로부터 연장되는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지향 구조체(9)는 상기 급수구 장치(5)로부터 상기 배플(6) 상으로의 상기 물의 통과를 허용하도록 구성된 개구(11)를 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)은 친수성 표면을 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)은 소수성 표면을 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플(6)은 상기 물을 상기 증기생성 요소로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 안내 구조체들을 포함하는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 안내 구조체들은 상기 증기생성 요소(6)의 더 큰 면적에 걸쳐 물을 확산시키도록 구성되는, 증기를 발생시키기 위한 장치(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 증기를 발생시키기 위한 장치(1)를 포함하는, 스티머 기기(steamer appliance).
  15. 증기를 발생시키는 방법으로서,
    - 증기생성 표면(3)을 갖는 증기생성 요소(2)를, 적어도 물 증발 온도보다 높은 사전결정된 온도로 가열하는 단계,
    - 물을 배플(6) 상에 분배하는 단계,
    - 상기 증기생성 표면(3)이 상기 배플(6) 아래로 연장되어, 물이 상기 배플(6)로부터 상기 증기생성 요소(2)의 상기 표면(3) 상으로 유동하도록, 그리고 물이 상기 증기생성 요소(2) 위에서 하향으로 유동하여 증발되도록, 상기 증기생성 요소(2)를 위치설정하는 단계를 포함하는, 증기를 발생시키는 방법.
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