DE69403099T2

DE69403099T2 - Dampfbügeleisen

Info

Publication number: DE69403099T2
Application number: DE69403099T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus H M Bruggink; Johannes Marra; Theodorus Thijssen; Oene Van Der Wal
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: US5507108A; JPH06254299A; RU94003395A; KR940019916A; SG49330A1; KR100313982B1; CN1099442A; CN1071821C; DE69403099D1

Description

Die erfindung bezieht sich auf ein Dampfbügeleisen mit einem Wasserbehälter, einer Dampfbildungskammer und einem Wasserdosierungssystem zum Transportieren von Wasser aus dem Behälter zu der Dampfbildungskammer, wobei das Dampfbügeleisen ein Mittel aufweist zum Reduzieren der Kalkablagerung in dem Wasserdosierungssystem.
Ein derartiges Dampfbügeleisen ist an sich aus der US Patentschrift US 5.063.697 bekannt. Insbesondere wird darin ein Bügeleisen beschrieben, das mit einer einzelnen Kassette versehen ist, in der sich ein Ionenaustauscher befindet. Bei verwendung des Bügeleisens wird der Wasserbehälter mit Leitungswasser gefüllt, das je nach der Güte des örtlichen Leitungswassers hart oder weniger hart ist. Dieses Wasser wird aus dem Behälter über die Kassette der Dampfbildungskammer zugeführt. Mit Hilfe des Ionenaustauschers wird das Leitungswasser (teilweise) enthärtet, wodurch Kalkablagerung (hauptsächlich Calciumcarbonat) beim Gebrauch des Bügeleisens im Wasserdosierungssystem und in der Dampfbildungskammer weitgehend verringert wird. Namentlich Kalkablagerung in dem Wasserdosierungssystem bildet ein großes Problem, weil dies zu einer Sperrung des zu Dampf zu bildenden Wassers führen kann. Eine Verstopfung an dieser Stelle macht das Dampfbügeleisen als solches unbrauchbar.
Das bekannte Dampfbügeleisen weist den Nachteil auf, daß die entfernbare Kassette, in der der Ionenaustauscher vorgesehen ist, nach einigen Gebrauchsstunden gegen eine "frische" Kassette ausgetauscht werden soll. Dies wird verursacht durch die Tatsache, daß die Kapazität der üblichen Ionenaustauscher zum Enthärten von Leitungswasser gering ist. Auch durch das beschränkte Fassungsvermögen des Wasserbehälters hat es sich in der Praxis als unmöglich erwiesen, eine derartige Menge an lonenaustauscher in dem Dampfbügeleisen anzubringen, die ausreicht, um die gesamte Wassermenge, die während des ganzen Lebens des Geräts verwendet wird, zu enthärten. Diese Beschränkung führt dazu, daß zur Zeit ersetzbare Kassetten mit Ionenaustauscher verwendet werden. Diese Lösung des Problems der Kalkablagerung in dem Bügeleisen ist jedoch Gebraucherunfreundlich. Außerdem führt diese Lösung zu konstruktiven Schwierigkeiten wegen der Ersetzbarkeit der Kassette. Diese bildet eine potentielle Quelle der Undichtigkeit.
Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Nachteile auszuschalten. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden erfindung, ein Dampfbügeleisen zu schaffen mit einem Kalkablagerungsverringerungsmittel, wobei das Verstopfungsproblem des Wasserdosierungssystems verringern soll. Das Kalkablagerungsverringerungsmittel soll während des ganzen Lebens des Bügeleisens seine Wirkung beibehalten. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine relativ preisgünstige Lösung für das Kalkablagerungsproblem in dem Wasserdosierungssystem zu schaffen, und zwar in bezug auf das Material als auch in bezug auf die Konstruktion.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden erfüllt mit einem Dampfbügeleisen der eingangs erwähnten Art, welches das Kennzeichen aufweist, daß als Kalkablagerungsverringerungsmittel eine Phosphonatverbindung verwendet wird.
Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Verbindung auf sehr effektive Weise die Ablagerung von Kalk in dem Wasserdosierungssystem vermeidet. Das Versagen von Bügeleisen durch Verstopfung des Wasserdosierungssystems wird durch Verwendung von Phosphonatverbindungen wesentlich verringert. Es stellt sich aber heraus, daß in der Dampfbildungskammer Kalkablagerung auftritt, aber diese ist sehr gleichmäßig über die Wände der Dampfbildungskammer verteilt. Es stellt sich heraus, daß es keine Probleme mehr gibt in bezug auf die Verstopfung der Dampföffnungen in dem Boden der Dampfbildungskammer.
Die Konzentration der Phosphonate in hartem Leitungswasser mit kalkwachstumshemmender Wirkung sind sehr niedrig. Sd stellt es sich heraus, daß bereits eine sehr effektive Hemmung der Kalkablagerung in dem Wasserdosierungssystem des Bügeleisens auftritt bei Verwendung von sog. "Wasser mit Normhärte", das 1 ppm an Phosphonatverbindung aufweist. Unter Wasser mit Normhärte" wird eine Lösung von ionisiertem Wasser mit einem pH-Wert von etwa 8, in dem sich 4 mmol NaHCO&sub3;, 0.77 mmol MgSO&sub4; und 2.23 mmol CaCl&sub2; befindet. Bei Konzentrationen unter 0,2 ppm Phosphonatverbindung läßt sich keine Kalkablagerungshemmung spüren. Bis zu einer Phosphonatkonzentration von etwa 20 ppm ist die Kalkablagerungshemmung proportional zu der Konzentration. Bei höheren Konzentrationen nimmt die Kalkablagerungshemmung kaum oder überhaupt nicht zu. In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß eine Konzentration von maximal 10 ppm an Phosphonatverbindung für eine gute Kalkablagerungshemmung durchaus ausreicht. Eine praktisch optimale Konzentration liegt zwischen 1 ppm und 5 ppm.
Phosphonate haben zugleich die günstige Eigenschaft, daß sie im allgemeinen in einer wässerigen Lösung eine relativ gute thermische Stabilität aufweisen. So zerlegen sich diese Verbindungen nicht in der wichtigen Temperaturstrecke bis zu 100ºC. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß ein Kalkablagerungshemmer wie Polyphosphat den nachteil aufweist, da es bei höherer Temperatur sich relativ schnell zu dem nicht-aktiven Monophosphat zerlegt.
Eine günstige Ausführungsform des Dampfbügeleisens nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die verwendete Phosphonatverbindung sich gut in Wasser lösen läßt, und daß das Bügeleisen mit einem zusätzlichen Dosierungssystem zum Einbringen dieser Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter versehen ist.
Unter einer gut löslichen Phosphonatverbindung wird eine Verbindung verstanden, deren Löslichkeit bei Raumtemperatur in "Wasser mit Normhärte" größer ist als 1000 ppm. Wie bereits bemerkt, wird bei geringen Mengen an Phosphonat bereits eine aktive Kalkablagerungshemmung erzielt. Deswegen ist eine geringe Menge von nur einigen ml einer konzentrierten Lösung einer in Wasser gut löslichen Phosphonatverbindung in einem einzelnen Dosierungssystem bereits ausreichend um die gesamte Wassermenge, die während des ganzen Lebens des Bügeleisens verwendet wird, zu enthärten. Bei einer derartigen Ausführungsform soll der Gebraucher nach dem Füllen des Wasserbehälters mit Hilfe eines - beispielsweise mechanischen - Dosierungssystems dem Wasser eine sehr geringe menge an Phosphonatverbindung zufügen Eine andere günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens weist das Kennzeichen auf, daß die verwendete Phosphonatverbindung in Wasser nur mäßig löslich ist und daß das Bügeleisen mit einem zusätzlichen Dosierungssystem versehen ist zum Einführen dieser Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter.
Unter einer mäßig löslichen Phosphonatverbindung wird eine Verbindung verstanden, deren Löslichkeit bei Raumtemperatur in "Wasser mit Normhärte" zwischen etwa 30 und 1000 ppm liegt. Eine derartige mäßig lösliche Verbindung kann in fester Form in einem einzelnen Dosierungssystem vorgesehen werden. Dieses Dosierungssystem soll zunächst eine bestimmte Menge Wasser aus dem Wasserbehälter des Bügeleisens ansaugen. Nachdem ein Teil der mäßig löslichen Phosphonatverbindung sich in dieser beschränkten Wassermenge (typisch einige ml) gelöst hat, wird diese Wassermenge in dem Wasserbehälter dosiert, wonach eine frische Menge Wasser in dem einzelnen Dosierungssystem eingesaugt wird. Nach einem folgenden Füllgang des Bügeleisens kann diese neue Menge mit Phosphonat gesättigtes Wasser in dem frischen zu enthärtenden Wasser dosiert werden. Der Inhalt des einzelnen Dosierungssystems und der Typ der mäßig löslichen Phosphonatverbindung werden vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, daß nach der Dosierung der mit Phosphonat gesättigten Wassermenge in dem Wasserbehälter die Konzentration an Phosphonatverbindung in dem Wasserbehälter etwa 1 - 5 ppm beträgt.
Eine weitere günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens weist das Kennzeichen auf, daß die Phosphonatverbindung in Wasser nur schlecht löslich ist und daß diese in fester Form in dem Wasserbehälter vorhanden ist.
Unter einer schlecht löslichen Phosphonatverbindung wird eine Verbindung verstanden, deren Löslichkeit bei Raumtemperatur in "Wasser mit Normhärte" kleiner ist als 30 ppm. Derartige schlecht lösliche Phosphonatverbindungen lassen sich in fester Form in dem Wasserbehälter eingeben, so daß sie unmittelbar das Wasser berühren. Die geringe Löslichkeit dieser Verbindungen in Wasser führt dazu, daß die maximale Konzentration an Phosphonatverbindung bei Raumtemperatur niemals höher wird als maximal etwa 30 ppm. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist es daher nicht notwendig, in irgendeiner Weise die Konzentration an Phosphonatverbindung in dem Wasserbehälter anzupassen. Bei Verwendung dieser Klasse von Phosphonatverbindungen erübrigt sich daher ein einzelnes Dosierungssystem. Diese Ausführungsform wird deswegen über den oben beschriebenen Ausführungsformen bevorzugt.
Die Verbindung kann im Grunde als grobkörniges Pulver in einer feinmaschigen Hülle in dem Wasserbehälter vorhanden sein. Die feinmaschige Hülle gestattet einerseits eine gute Wechselwirkung zwischen dem Wasser und dem Pulver, vermeidet andererseits aber, daß das Pulver selber eine Verstopfung des Wasserdosierungssystems verursachen kann. Vorzugsweise wird aber die Phosphonatverbindung in Form eines Preßlings in dem Behälter angebracht. Obschon ein derartiger Preßling im Grunde locker im Behälter angebracht werden kann, empfiehlt es sich dennoch, diesen in einer Hülle, die teilweise oder völlig aus feinmaschigem Material besteht, untergebracht wird. Dies vermeidet zugleich Verstopfungsprobleme des Wasserdosierungssystems, wenn der Preßling nach längerer Zeit zerbröckeln würde.
Es wurden sehr gute Ergebnisse erzielt mit einer in Wasser nur schlecht löslichen Phosphonatverbindung, die der nachstehenden Formel entspricht: Ca&sub2;[PO&sub3;- C(OH)(CH&sub3;)-PO&sub3;] (der Di-calciumsalz von 1-Hydroxyäthylen-(1,1 Diphosphonatsäure)). Diese Phosphonatverbindung weist eine schlechte Löslichkeit bei Raumtemperatur in "Wasser mit Normhärte" auf, während die Löslichkeit dieser Verbindung relativ hoch ist. Diese relativ hohe Löslichkeit führt dazu, daß die maximale Konzentration an Phosphonatverbindung nach einem neuen Füllgang schnell erreicht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens, das mit einem Dosierungssystem für eine Phosphonatverbindung versehen ist,
Fig. 2 zwei Dosierungssysteme zum Einbringen einer gut bzw. mäßig löslichen Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter des Bügeleisens nach Fig. 1,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens, das mit einer Hülle versehen ist, in der sich ein Preßling einer schlecht löslichen Phosphonatverbindung befindet.
Es sei bemerkt, daß deutlichkeitshalber die jeweiligen Teile in der Zeichnung nicht unbedingterweise maßgerecht dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt schematisch und im Schnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens. Das Bügeleisen ist mit einem Wasserbehälter 1 und einer Dampfbildungskammer 2 versehen, die durch eine Trennwand 3 voneinander getrennt sind. Der Wasserbehälter kann über die absperrbare Füllöffnung 4 mit hartem Leitungswasser gefüllt werden. Mit Hilfe des Wasserdosierungssystems 5 kann dieses Wasser aus dem Wasserbehälter zu der Dampfbildungskammer gepumpt werden. Dieses Wasser fällt dabei auf die Sohlenplatte 6 der Dampfbildungskammer, die mit Hilfe (nicht dargestellter) Heizelemente erhitzt wird. Das auf diese Weise eingebrachte Wasser wird auf der heißen Sohlenpiatte verdampft, wonach es als Dampf durch die Dampflöcher 7 aus dem Dampfbügeleisen heraustritt.
Das Bügeleisen ist zugleich mit einem Dosierungssystem 8 zum Einbringen eines Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter versehen. Ein Dosierungssystem für eine gut lösliche Phosphonatverbindung ist schematisch und detailliert in Fig. 2A dargestellt. Ein Dosierungssystem für eine mäßig lösliche Phosphonatverbindung ist in Fig. 2B dargestellt.
In Fig. 2A ist ein Dosierungssystem zum Dosieren einer gut löslichen Phosphonatverbindung dargestellt. Es umfaßt ein Gehäuse 9, das mit einem Federdosierungskolben 10 und einer Kammer 11 mit einem Inhalt von etwa 4 ml versehen ist. In der Kammer befindet sich eine konzentrierte Lösung einer in Wasser gut löslichen Phosphonatverbindung. In dem vorliegenden Fall wurde der Pentanatriumsalz von Aminotri(methylenphosphonsäure) verwendet. Der Kolben hat eine Achse 12, die mit einer Rille 13 versehen ist. In Ruhelage befindet sich die Rille in der Kammer 12. Die Kolbenachse wird über Gummidichtungsringe 14 völlig abdichtend in dem Gehäuse gehalten.
Nach jedem Füllgang des Dampfbügeleisens nach der vorliegenden Ausführungsform wird eine geringe Menge an Phosphonatverbindung in dem Wasserbehälter dadurch dosiert, daß der Kolben einige Male eingedrückt wird. Dadurch wird eine geringe Menge an Phosphonatverbindung in der Rille 13 mitgenommen und dem in dem Wasserbehälter vorhandenen Wasser abgegeben. Je nach der mitgeführten Menge und der Konzentration an Phosphonat soll der Kolben ein oder einige Male eingedrückt werden. Es war aber das Bestreben, die Konzentration der Phosphonatverbindung in dem Wasserbehälter zwischen 1 und 5 ppm zu machen.
In Fig. 2B ist ein anderes Dosierungssystem dargestellt, das sich insbesondere zum Gebrauch in einem Bügeleisen in Kombination mit einer mäßig löslichen Phosphonatverbindung eignet. Dieses System enthält ein Gehäuse 20, das mit einem Federkolben 21, einem Unterstützungsfilter 22 und einem Ausgang 23 versehen ist.
Gummiringe 24 sorgen dafür, das das System gut abgedichtet ist. Der Inhalt des eingeschlossenen Dosierungsraums 25 beträgt typisch etwa 10 ml. Der Dosierungsraum ist teilweise mit einer mäßig löslichen Phosphonatverbindung 26 gefüllt. In dem betreffenden Fall handelte es sich um den Tricalciumsalz von Amino-Tri(methylenphosphonsäure) oder um den Pentanatriumsalz von Aminotri(methylenphosphonsäure).
Fig. 3 zeigt schematisch und im Schnitt eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dampfbügeleisens. In dieser Figur sind der Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben bezugszeichen angegeben. Bei dieser Ausführungsform wird eine in Wasser schlecht lösliche Phosphonatverbindung verwendet. Diese befindet sich in einem gehäuse 31, das auf dem Boden des Wasserbehälters vorgesehen ist. Das Gehäuse ist mit Wänden 32 aus Kunststoffmaterial (beispielsweise PMMA) oder mit einer wasserdurchlässigen Wand 33 in Form einer Gaze aus Kunststoff beispielsweise Polyester) versehen. Die Maschenweite betrug dabei in dem betreffenden Fall etwa 150 µm. In diesem gehäuse befindet sich ein Preßling 34 aus einer schlecht in Wasser löslichen Phosphonatverbindung. Es wurden gute Resultate erzielt mit einer Phosphonatverbindung 1-Hydroxyäthylen(1,1-Diphosphonsäure)(Di-Calciumsalz). Der Phosphonatpreßling wurde dadurch hergestellt, daß etwa 2 g Pulver dieser Verbindung isostatisch zu einem Preßling verarbeitet wurden. Nach dem Füllen des Bügeleisens nach dieser Ausführungsform mit Wasser kann ein kleiner Teil (bis maximal 30 ppm) des schlecht löslichen Phosphonat durch die durchlässige Gaze sich lösen.
Von den oben beschriebenen drei Dampfbügeleisentypen wurden einige Exemplare einem Dauerversuch ausgesetzt, zusammen mit einem Kontrollgerät. Dieses Gerät ein Dampfbügeleisen, in dem keine Mittel zur Verringerung der Kalkablagerung in dem Wasserdosierungssystem vorgesehen waren. In diesen Geräten wurde "Wasser mit Normhärte" zu einem Maximum von 120 l verdampft.
Alle Exemplare der drei Dampfbügeleisentypen nach der Erfindung haben den Dauertest bestanden. Das Kontrollgerät geriet nach 44 Liter verstopft. Aus visueller Inspektion der erfindungsgemäßen Dampfbügeleisen stellte es sich heraus, daß das Wasserdosierungssystem dieser Geräte nahezu keine Kalkablagerung aufwiesen. Das Wasserdosierungssystem des Kontrollgeräts war dagegen völlig verstopft.

Claims

1. Dampfbügeleisen mit einem Wasserbehälter (1), einer Dampfbildungskammer (2) und einem Wasserdosierungssystem (5) zum Transportieren von Wasser aus dem Behälter (1) zu der Dampfbildungskammer (2), wobei das Dampfbügeleisen ein Mittel aufweist zum Reduzieren der Kalkablagerung in dem Wasserdosierungssystem (5), dadurch gekennzeichnet, daß als Kalkablagerungsverringerungsmittel eine Phosphonatverbindung verwendet wird.

2. Damplbügeleisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Phosphonatverbindung sich gut in Wasser lösen läßt, und daß das Bügeleisen mit einem zusätzlichen Dosierungssystem (8) zum Einbringen dieser Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter (1) versehen ist.

3. Dampfbügeleisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Phosphonatverbindung in Wasser nur mäßig löslich ist und daß das Bügeleisen mit einem zusätzlichen Dosierungssystem (8) versehen ist zum Einführen dieser Phosphonatverbindung in den Wasserbehälter (1).

4. Dampfbügeleisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphonatverbindung in Wasser nur schlecht löslich ist und daß diese in fester Form (34) in dem Wasserbehälter (1) vorhanden ist.

5. Dampfbügeleisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Phosphonatverbindung von einer feinmaschigen Gaze (33) umgeben ist.

6. Dampfbügeleisen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphonatverbindung eine Verbindung vom Typ Di-calciumsalz von 1-Hydroxyäthylen-(1,1 Diphosphonatsäure)) ist.