Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ

Настоящее изобретение относится к устройству для сушки, в котором для сушки части тела человека используется узкая струя воздуха, имеющая высокую скорость и высокое давление. В частности, изобретение относится к сушилке для рук, в которой струя воздуха выдувается через щелевидное отверстие, выполненное в ее корпусе.

Использование воздушных струй для высушивания рук хорошо известно. Примеры сушилок для рук, которые выпускают по меньшей мере одну струю воздуха для высушивания рук, описаны в GB 2249026 A, JP 2002034835 A и JP 2002306370 A. Однако на практике очень трудно равномерно распределять поток воздуха с достаточно высоким количеством движения для эффективного и быстрого высушивания рук пользователя. Кроме того, электродвигатель, используемый для создания воздушного потока с достаточно высоким количеством движения для высушивания рук пользователя, может иметь неприемлемо высокий уровень шума.

Задача настоящего изобретения заключается в создании такого устройства для сушки, в котором воздушный поток имеет достаточно высокое количество движения для эффективного высушивания рук пользователя и в котором создаваемый электродвигателем шум ослаблен по сравнению с известными устройствами. Другая задача изобретения заключается в создании устройства для сушки, в котором уровень излучаемого шума является относительно низким.

Устройство для сушки согласно изобретению содержит корпус, образованную внутри него камеру для размещения объекта сушки, вентилятор, установленный в корпусе с возможностью создания воздушного потока, электродвигатель, установленный для привода в действие вентилятора, и систему каналов для направления воздушного потока от вентилятора к по меньшей мере одному отверстию, выполненному так, чтобы направлять воздушный поток внутрь камеры, при этом система каналов включает в себя по меньшей мере один воздушный канал, в котором расположена по меньшей мере одна направляющая лопатка, при этом лопатка или каждая из лопаток проходит в направлении воздушного потока и разделяет воздушный канал на несколько участков.

Предпочтительно направляющая лопатка или каждая из лопаток размещены в воздушном канале так, чтобы расстояние между лопаткой и близлежащей стенкой воздушного канала или другой лопаткой не превышало заданной величины, не превышающей половины длины волны излучаемого электродвигателем шума. При таком заданном расстоянии в воздушном канале не образуются стоячие акустические волны, а плоские акустические волны проходят вдоль воздушного канала. Это в основном уменьшает шум, излучаемый электродвигателем, и тем самым повышает комфортность использования устройства для сушки.

Указанная заданная величина расстояния зависит от частоты вращения электродвигателя и от скорости распространения звука в потоке воздуха, проходящем по воздушному каналу. Частота вращения электродвигателя изменяется от изделия к изделию, а скорость распространения звука в потоке воздуха зависит от ожидаемой рабочей температуры устройства. Однако может быть вычислена некоторая оптимальная заданная величина расстояния из соотношения:

Если нормальная рабочая температура устройства составляет приблизительно 55°С, расчетное соотношение может быть упрощено и представлено в виде:

В предпочтительном варианте осуществления изобретения частота вращения электродвигателя составляет по существу 90000 об/мин, и при такой частоте вращения заданная величина расстояния составляет 120 мм, хотя предпочтительный интервал заданных величин расстояния составляет от 100 до 150 мм. В этом варианте осуществления изобретения расстояние между какой-либо точкой лопатки или точкой каждой из лопаток и стенкой воздушного канала или ближайшей лопаткой (измеренное в направлении, перпендикулярном направлению движения воздушного потока) достаточно мало, что предотвращает образование стоячих акустических волн. Уровень шума в сушилке для рук, таким образом, уменьшается по сравнению с шумом, который излучался без лопаток.

Предпочтительно в воздушном канале или в каждом воздушном канале установлено более одной направляющей лопатки, и эти лопатки установлены рядами, более предпочтительно с перекрытием. Если ширина каждого воздушного канала увеличивается в направлении движения воздушного потока, то количество лопаток каждого последующего ряда больше количества лопаток предыдущего ряда.

Размещение направляющих лопаток в воздушных каналах способствует упрочнению конструкции воздушных каналов, а их положение помогает сохранять заданное направление движения потока воздуха внутри каналов, в частности в расширяющемся канале.

Далее будут раскрыты варианты осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг.1 показан вид сбоку сушилки для рук согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 - вид в перспективе сушилки для рук, показанной на фиг.1;

на фиг.3 - вид сбоку в разрезе сушилки для рук, показанной на фиг.1;

на фиг.4 - вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе верхних концов воздушных каналов, представляющих собой часть сушилки для рук, показанной на фиг.1;

на фиг.5 схематически показан вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе щелевидного отверстия, выполненного в передней стенке камеры сушилки для рук, показанной на фиг.1;

на фиг.6 схематически показан вид сбоку в разрезе в увеличенном масштабе щелевидного отверстия, выполненного в задней стенке камеры сушилки для рук, показанной на фиг.1;

на фиг.7 показан вид в перспективе системы каналов сушилки для рук, изображенной на фиг.1, отдельно от других элементов устройства;

на фиг.8 - вид в разрезе одного из воздушных каналов, изображенных на фиг.7, на котором показано размещение нескольких направляющих лопаток.

На фиг.1 и 2 показана сушилка 10, содержащая внешний корпус 12, включающий в себя переднюю 14 и заднюю 16 стенки, верхнюю панель 18 и боковые стенки 20, 22. Задняя стенка 16 может быть снабжена средствами фиксации (не показаны) для крепления сушилки 10 к стене или другой конструкции. На задней стенке или в другом месте корпуса 12 имеется электрическая проводка (не показано). В верхней части корпуса 12 образована камера 30, как показано на фиг.1 и 2. Камера 30 открыта сверху и ограничена верхними участками передней стенки 14 и передней стороной верхней панели 18. Промежуток между верхним участком передней стенки 14 и передней стороной верхней панели 18 представляет собой вход 32 в камеру, длина которого достаточна для того, чтобы пользователь через него смог ввести руки в камеру 30. Боковые стороны сушилки 10 выполнены так, что камера 30 открыта со стороны ее боковых стенок 20, 22.

Камера 30 образована передней 34 и задней 36 стенками, которые ограничивают камеру 30 с передней и задней сторон соответственно. В самом низу камеры 30 выполнено дренажное отверстие 38, которое сообщено с резервуаром (не показан), расположенным в нижней части корпуса 12. Функции дренажного отверстия и резервуара будут раскрыты ниже.

Как показано на фиг.3, внутри корпуса 12 установлен вентилятор, приводимый в действие электродвигателем, также установленным внутри корпуса 12 (не показан). Электродвигатель подключен к электрической сети и регулируется с помощью блока управления 41. Входной патрубок 42 вентилятора сообщен с выполненным в корпусе 12 воздухозаборным отверстием 44. В воздушном канале, соединяющем воздухозаборное отверстие 44 с входным патрубком 42 вентилятора, расположен фильтр 46 для предотвращения проникновения в сушилку каких-либо загрязнений, которые могли бы представлять опасность для электродвигателя или вентилятора 40. Выход вентилятора 40 сообщен с двумя воздушными каналами 50 и 52, расположенными внутри корпуса 12. Передний воздушный канал 50 расположен в основном между передней стенкой 14 корпуса 12 и передней стенкой 34 камеры 30, а задний воздушный канал 52 расположен в основном между задней стенкой 16 корпуса 12 и задней стенкой 36 камеры 30.

Воздушные каналы 50 и 52 выполнены с возможностью направления потока воздуха от вентилятора 40 к двум оппозитно расположенным щелевидным отверстиям 60 и 62, выполненным в передней и задней стенках 34, 36 камеры 30 соответственно. Щелевидные отверстия 60 и 62 расположены в верхней части камеры 30 в непосредственной близости от входа 32 камеры. Каждое из щелевидных отверстий 60 и 62 выполнено так, чтобы направлять поток воздуха по существу поперек входа 32 в камеру в направлении противоположной стенки камеры 30. Щелевидные отверстия 60 и 62 смещены одно относительно другого по вертикали и направлены под углом в сторону нижней поверхности камеры 30.

На фиг.4 более детально показаны верхние концы воздушных каналов 50 и 52 и щелевидные отверстия 60 и 62. Стенки 54а и 54b воздушного канала 50 сближаются друг с другом с образованием щелевидного отверстия 60, а стенки 56а и 54b воздушного канала 52 сближаются с образованием щелевидного отверстия 62. Более детально верхние концы воздушных каналов и щелевидные отверстия показаны на фиг.5 и 6. На фиг.5 изображено щелевидное отверстие 60 шириной W1, а на фиг.6 - щелевидное отверстие 62 шириной W2. Ширина W1 щелевидного отверстия 60 меньше ширины W2 щелевидного отверстия 62. При этом ширина W1 составляет 0,3 мм, а W2 - 0,4 мм.

Каждая пара стенок 54а, 54b и 56а, 56b расположена так, что соответствующие стенки пары сближаются друг с другом с образованием соответствующего щелевидного отверстия 60 и 62. Если считать, что воображаемая ось 70 проходит посередине между стенками каждой пары, как показано на фиг.5 и 6, то каждая стенка 54а, 54b и 56а, 56b наклонена к оси 70 под углом около 7°. Таким образом, угол между каждой парой стенок 54а, 54b и 56а, 56b составляет около 14°. Установлено, что этот угол является оптимальным, хотя он может составлять от 10° до 20°.

В передней и задней стенках 34 и 36 камеры 30 непосредственно ниже щелевидных отверстий 60 и 62 установлены датчики 64. Эти датчики 64 регистрируют наличие рук пользователя, введенных в камеру 30 через вход 32, и подают сигнал на электродвигатель. Как показано на фиг.1 и 3, стенки 54а, 54b, 56a, 56b каналов 50 и 52 немного выступают за пределы поверхности передней и задней стенок 34 и 36 камеры 30. Выступающие внутрь камеры стенки 54а, 54b, 56a, 56b каналов 50 и 52 снижают вероятность касания рук пользователя одной или другой стенки 34, 36 камеры, что могло бы уменьшить удобство пользования сушилкой. Кроме того, размещение датчиков 64 непосредственно под выступающими внутрь стенками 54а, 54b, 56a, 56b каналов 50 и 52 снижает опасность их загрязнения и нарушения работы.

Как показано на фиг.2, вход 32 в камеру имеет такую форму, что передняя кромка 32а по существу прямолинейна и проходит в боковом направлении по всей длине сушилки 10. В то же время форма задней кромки 32b входа в камеру имеет два криволинейных участка 32, которые в основном повторяют форму тыльной стороны двух рук человека, когда они введены сверху вниз в камеру 30 через вход 32. Профиль задней кромки 32b входа 32 в камеру по существу симметричен относительно центральной линии сушилки 10. Форма и размеры передней и задней кромок 32а, 32b входа 32 в камеру выбраны из условия, чтобы при введении рук пользователя в камеру 30 через вход 32 расстояние от любой точки на руках пользователя до ближайшего щелевидного отверстия было по существу одинаково.

Воздушные каналы 50 и 52 образуют часть системы 90 каналов, которая расположена между вентилятором 40 и щелевидными отверстиями 60 и 62. Система 90 каналов показана на фиг.7. Система 90 каналов включает в себя примыкающий к вентилятору 40 спиральный отвод 92, в который поступает воздушный поток от вентилятора 40. Спиральный отвод 92 сообщен с начальным диффузором 94 обычно квадратного сечения, хотя сечение может быть и по существу круглым. Изобретательский замысел заключается в том, что поперечное сечение диффузора 94 по существу имеет одинаковые размеры в обеих координатах. Непосредственно ниже по потоку от диффузора 94 расположен Y-образный соединительный элемент 96, ниже по потоку от которого расположены воздушные каналы 50 и 52. Как описано выше, воздушные каналы 50 и 52 проходят в направлении верхнего конца корпуса 12, при этом передний воздушный канал 50 расположен между передней стенкой 14 корпуса 12 и передней стенкой 34 камеры 30, а задний канал 52 - между задней стенкой 16 корпуса 12 и задней стенкой 36 камеры 30. Воздушные каналы 50 и 52 сообщены со щелевидными отверстиями 60 и 62 соответственно в верхнем конце камеры 30.

Система 90 каналов выполнена так, что ее поперечное сечение плавно и постепенно трансформируется от квадратной (или круглой) формы сечения диффузора 94 к щелевидной форме отверстия. Непосредственно ниже по потоку от диффузора 94 система каналов разделяется на воздушные каналы 50 и 52, причем на их конце, расположенном выше по потоку, поперечное сечение еще остается по существу квадратным по форме, т.е. ширина и высота поперечного сечения по существу одинаковы. Однако это поперечное сечение с удалением от диффузора 94 постепенно изменяется так, что ширина каждого из каналов 50 и 52 увеличивается, в то время как высота каналов уменьшается. Эти изменения осуществляются плавно и постепенно для минимизации потерь на трение.

В некоторой точке 98 канала, находящейся непосредственно выше по потоку от щелевидных отверстий 60 и 62, площадь поперечного сечения каждого из каналов 50 и 52 начинает уменьшаться так, чтобы скорость потока воздуха, проходящего в направлении щелевидных отверстий 60, 62, резко увеличивалась. Однако между диффузором 94 и точкой 98 в каждом воздушном канале 50 и 52 общая площадь поперечного сечения системы каналов (т.е. суммарная площадь сечения воздушных каналов 50 и 52) остается по существу постоянной.

На фиг.8 показан воздушный канал 50 в разрезе, выполненном вдоль его центральной линии. Нижний конец 50а канала 50 имеет в общем вытянутое поперечное сечение и выполнен с возможностью соединения с одной из ветвей Y-образного соединительного элемента. Верхний конец 50b воздушного канала 50 сообщен с участком канала, обозначенным позицией 98, которая расположена непосредственно выше по потоку от щелевидного отверстия 60. Воздушный канал 50 расширяется по мере приближения к верхнему концу 50b.

Внутри воздушного канала 50 установлены три направляющие лопатки 100, которые имеют вытянутую форму и расположены так, что они проходят в направлении потока воздуха, протекающего по воздушному каналу 50. При этом одна лопатка 100а расположена выше по потоку вдоль центральной оси канала 50, а размещенные ниже по потоку лопатки 100b немного наклонены в сторону боковых стенок канала 50, так что их направление совпадает с направлением линий тока протекающего по каналу 50 воздуха. Каждая лопатка 100 содержит расположенную выше по потоку кромку 102 и расположенную ниже по потоку кромку 104, при этом каждая из кромок 102 и 104 изогнута под определенным углом так, чтобы минимизировать турбулентность, возникающую в потоке воздуха из-за наличия этих кромок.

Положение лопаток 100а и 100b внутри канала 50 определяется расстоянием между какой-либо одной лопаткой 100а или 100b и стенкой воздушного канала 50 или близлежащей лопаткой, при этом указанное расстояние не должно превышать половины длины волны излучаемого электродвигателем шума. Конкретное положение лопаток выбирается в зависимости от частоты вращения электродвигателя и скорости распространения звука в проходящем по каналу потоке воздуха. Следует отметить, что это расстояние может быть определено из соотношения:

Следует также отметить, что скорость звука в воздушном потоке зависит от температуры и давления. Установлено, что для упрощения вычисления в этом соотношении выгодно использовать скорость звука в проходящем через щелевидные отверстия воздушном потоке, где, вероятно, самая низкая температура. При нормальном функционировании сушилки для рук согласно настоящему изобретению ожидается, что температура воздушного потока в щелевидных отверстиях составляет приблизительно 55°С, а при этой температуре скорость звука в воздухе составляет около 360 м/сек. В этом случае заданная величина расстояния может быть вычислена с использованием упрощенного соотношения:

В рассматриваемом варианте осуществления изобретения частота вращения электродвигателя составляет по существу 90000 об/мин, и при такой частоте вращения заданная величина расстояния составляет 120 мм. При использовании других частот вращения электродвигателя заданная величина расстояния составляет от 100 до 150 мм.

Лопатки 100а и 100b размещают в воздушном канале 50 по результатам вычисления заданной величины расстояния так, что все соответствующие расстояния не превышают этой величины и могут быть значительно меньше. Расстояния V1-V4, которые не должны превышать заданную величину, показаны на фиг.8.

Поскольку ширина воздушного канала 50 увеличивается, соответственно возрастает необходимость размещения в нем большего количества направляющих лопаток. При этом лопатки 100 устанавливают рядами, причем в первом, расположенном выше по потоку ряду, устанавливают одну лопатку 100а, а в следующем ряду размещают две лопатки 100b. Если на участке ниже по потоку ширина воздушного канала 50 достаточно большая, или же если заданная величина искомого расстояния мала, и недостаточно размещения только двух лопаток 100b, то в канале могут быть установлены три лопатки 100b.

Ряды лопаток 100 установлены так, что расположенные выше по потоку кромки 102 лопаток 100b перекрывают кромки 104 расположенных ниже по потоку лопаток 100а. За счет такого размещения лопаток в воздушном канале 50 не существует сечения, в котором расстоянием между лопатками 100 и стенками канала 50 превышает заданное расстояние.

Очевидно, что лопатки 100 установлены в воздушном канале 52 так же, как и лопатки, установленные в воздушном канале 50, при этом заданная величина расстояния вычисляется одинаковым образом.

Сушилка 10 для рук, описанная выше, работает следующим образом.

При начальном введении рук пользователя в камеру 30 через вход 32 датчики 64 регистрируют наличие в ней рук пользователя и подают сигнал на электродвигатель для приведения в действие вентилятора 40. Соответственно, вентилятор 40 приводится в действие, и воздух всасывается в сушилку 10 через воздухозаборное отверстие 44 с расходом примерно 20-40 л/сек, предпочтительно, по меньшей мере, от 25 до 27 л/сек, более предпочтительно - от 31 до 35 л/сек. Воздух проходит через фильтр 46 и по входному патрубку 42 поступает к вентилятору 40. Выходящий из вентилятора поток воздуха разделяется на два отдельных потока, один из которых проходит по переднему воздушному каналу 50 к щелевидному отверстию 60, а другой - по заднему воздушному каналу 52 к щелевидному отверстию 62.

Воздушный поток при прохождении по каналам 50 и 52 разделяется на несколько воздушных потоков и протекает мимо лопаток 100, расположенных в каждом воздушном потоке 50 и 52. Производимый электродвигателем шум снижается за счет ограничения расстояния между лопатками 100 и стенками каналов 50, 52, и между самими лопатками 100, при этом указанное расстояние не превышает половины длины акустических волн шума.

Воздушный поток выходит из щелевидных отверстий 60 и 62 в виде очень тонких плоских струй воздуха, имеющих высокие скорость и давление. На выходе из щелевидных отверстий 60 и 62 давление воздуха составляет не менее 15 кПа, а предпочтительно - приблизительно от 20 до 23 кПа. Кроме того, скорость выходящего из щелевидных отверстий 60 и 62 воздушного потока составляет не менее 80 м/сек, предпочтительно не менее 100-150 м/сек, а более предпочтительно - около 180 м/сек. Поскольку характерный размер щелевидного отверстия 62, расположенного в торце заднего канала 52, превышает размер щелевидного отверстия 60, расположенного в торце переднего канала 50, из канала 52 истекает больший объем воздуха, чем из канала 50. Таким образом, для высушивания тыльной (обратной ладоням) поверхности рук подается большее количество воздуха, что является выгодным.

Две тонкие плоские струи воздуха, имеющие высокие скорость и давление, направлены к поверхностям рук пользователя, которые при использовании сушилки полностью вводятся в камеру 30, после чего извлекаются из нее через вход 32. Когда руки пользователя проходят внутрь камеры 30 и извлекаются из нее, тонкие плоские струи воздуха сдувают воду с рук пользователя. Высушивание производится надежно и эффективно благодаря большому количеству движения воздуха, выдуваемого из щелевидных отверстий 60 и 62.

Каждая тонкая плоская струя воздуха направлена к той стенке камеры 30, которая расположена на удалении от щелевидного отверстия, через которое она выходит. Поскольку щелевидные отверстия 60 и 62 наклонены в сторону самой нижней точки камеры 30, выходящие из отверстий потоки воздуха направлены внутрь камеры 30. Это снижает вероятность возникновения турбулентного движения воздуха, ощущаемого пользователем, например, лицом вне корпуса сушилки.

Предполагается, что для высушивания рук до удовлетворительного состояния необходимо произвести лишь небольшое количество "проходов" в сушилку, описанную выше. Под термином "проход" здесь подразумевается однократный ввод рук в камеру и последующее их извлечение из камеры с приемлемой для среднего пользователя скоростью. Количество движения воздушного потока достаточно для удаления большей части воды, находящейся на поверхности рук пользователя, за время однократного прохода в сушилку после мытья рук.

Удаленная воздушным потоком вода собирается внутри камеры 30. Каждая из воздушных струй будет быстро терять свое количество движения сразу после прохождения рук пользователя, и капли воды будут падать на дно камеры 30 под действием сил тяжести, в то время как воздух будет выходить из камеры 30 через вход 32 или через открытые боковые стороны камеры 30. Вода собирается с помощью дренажного отверстия 38 и стекает в резервуар (не показан), где накапливается для последующего удаления. При желании этот резервуар может быть опорожнен вручную. В качестве альтернативы сушилка 10 может быть снабжена каким-либо средством удаления воды, например нагревателем для испарения собранной воды в атмосферу. Следует отметить, что средства, с помощью которых осуществляется удаление накопленной воды, не входят в объем настоящего изобретения.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения щелевидные отверстия 60 и 62 могут быть расположены так, что тонкие плоские струи воздуха, выходящие из этих отверстий, направлены по существу вдоль параллельных плоскостей. Это минимизирует турбулентное течение внутри камеры 30 при использовании устройства.

Настоящее изобретение не ограничено раскрытым выше конструктивным выполнением. Специалистам понятны модификации и варианты конструктивного выполнения, которые не изменяют объем изобретения. Например, форма камеры 30 и ее входа 32 могут быть изменены без выхода за пределы сущности настоящего изобретения. Кроме того, следует отметить, что рабочая частота вращения электродвигателя не ограничена указанной выше величиной и может быть выбрана из условия наибольшего расхода воздуха внутри камеры сушилки.