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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Dampfbügeleisen, das eine elektrisch
beheizte Bügelsohle,
wobei die Bügelsohle
mindestens eine Dampfdüse
aufweist, einen steuerbaren Dampferzeuger zum Zuführen von
Dampf zu der mindestens einen Dampfdüse und Steuermittel zur Steuerung
des Dampferzeugers umfasst.
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Ein
elektrisches Dampfbügeleisen
der obigen Art ist in dem Europäischen
Patent Nr. 0 390 264 offenbart worden.
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Beim
Bügeln
von Kleidung können
drei unterschiedliche Prozesse unterschieden werden: Konditionierung
der Fasern, Entspannung der Fasern und Fixierung der Fasern. Während der
Konditionierung werden die Fasern für die Entspannung vorbereitet.
Die Konditionierung wird durch Erhöhen der Temperatur der Fasern vorgenommen,
um die Fasern nachgiebig zu machen, was während der Entspannung die Erholung
der Fasern aus der plastischen Verformung erhöht, die durch das Tragen der
Kleidung verursacht wird. Die Verwendung von Dampf ist eine wirksame
Art und Weise, um die Temperatur zu erhöhen. Außerdem steigt die Nachgiebigkeit
einiger Fasern auch mit dem Wassergehalt, besonders bei Baumwolle,
Leinen, Viskose und Wolle. Nach der Konditionierung findet die Entspannung
oder das tatsächliche
Bügeln
statt. Während
der Entspannung werden die nachgiebigen Fasern zwischen die Bügelsohle
und das Bügelbrett
gepresst. Dies sollte ausreichend lange andauern, um es den Fasern
zu ermöglichen,
sich von der plastischen Verformung zu erholen. Der Feuchtigkeitsgehalt
des Gewebes sollte im Falle von Baumwolle, Leinen und Wolle während der
Entspannung nicht zu schnell sinken, da dies den Entspannungsprozess
nachteilig beeinflussen würde.
Nach der Entspannung findet das Gegenteil von der Konditionierung
statt. Dies bedeutet, dass die Nachgiebigkeit der Fasern reduziert
wird, um die Rückkehr
von Falten zu verhindern. Die Fixierung umfasst das Trocknen der
Fasern gefolgt von der Abkühlung.
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Während der
Konditionierung steigt die Temperatur des Gewebes auf ungefähr 100°C, teilweise
durch Kondensation von Dampf und teilweise durch Aufheizen durch
die Bügelsohle.
Während
der Entspannung sollte die Temperatur bei ungefähr 100°C gehalten werden, um sowohl
eine hohe Temperatur als auch einen hohen Feuchtigkeitsgehalt des Gewebes
aufrechtzuerhalten, was für
eine schnelle Erholung der Fasern sorgt. Nach der Entspannung wird
das Gewebe getrocknet, was durch einen Temperaturanstieg in dem
Gewebe auf über
100°C angezeigt
wird, gefolgt von der Abkühlung,
um eine ordnungsgemäße Fixierung
zu gewährleisten. Diese
Abkühlung
findet teilweise auf dem Bügelbrett
und teilweise nach Entfernen des Stoffs von dem Brett statt, um
das Brett für
den nächsten
Stoff frei zu machen.
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Bei
herkömmlichen
Dampfbügeleisen
ist die Dampfrate eingestellt und das Bügeleisen wird vorwärts und
rückwärts über das
Gewebe bewegt. Bei der Vorwärtsbewegung
ist die Dampfmenge in den meisten Fällen nicht ausreichend, um
das Gewebe auf 100°C
aufzuheizen, wohingegen das Gewebe durch die Bügelsohle weiter auf eine höhere Temperatur
näher an
100°C aufgeheizt
wird, nachdem es die Dampfdüsen
passiert hat. Bei der Rückwärtsbewegung
geht die Produktion von Dampf immer noch weiter, aber das Gewebe
erreicht bereits 100°C
und absorbiert nicht viel Wasser. Obwohl er das Gewebe nicht angreift,
wird Dampf verschwendet, der verwendet werden könnte, um das Gewebe zu erwärmen und
intensiver zu befeuchten, um bei der Vorwärtsbewegung ein nachgiebigeres
Gewebe mit einer höheren
Temperatur zu erlangen. Ungenutzter Dampf wird durch das Gewebe
in das Bügelbrett
und in die umgebende Luft geblasen, ohne die gewünschte Kondensation auf und
in dem Gewebe. Dadurch wird eine Menge von Wärme und Wasser verschwendet.
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Bei
dem in dem oben erwähnten
Europäischen
Patent Nr. 0 390 264 offenbarten Dampfbügeleisen wird das Verschwenden
von Dampf durch die Steuerung der Dampfmenge vermindert, die durch
den Dampferzeuger als eine Funktion der Zeit produziert wird. Der
Dampferzeuger enthält
eine Dampfkammer, die als ein Drucktank konstruiert ist, und in
der ein Pufferbestand von Dampf gebildet wird, der am Beginn des
Bügelzyklus
freigegeben wird. Die produzierte Dampfmenge beginnt mit einem hohen
Wert und sinkt mehr oder weniger linear von diesem Wert auf einen
niedrigeren Wert ab. Die Dampfproduktion wird durch das Regeln der
Ausstoßleistung
eines zusätzlichen
Heizelements gesteuert, das speziell für die Dampfpufferkammer vorgesehen ist.
Es ist weiter bekannt, die Dampfproduktion bei dem bekannten Dampfbügeleisen
an die Wärmemenge
anzupassen, die zum Aufheizen des Gewebes erforderlich ist, indem
man den Energiebedarf des Heizelements der Bügelsohle misst. Eine solche
Messung ist jedoch ungenau und langsam.
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Ein
elektrisches Dampfbügeleisen,
das verglichen mit dem in der EP-A-0 390 264 offenbarten Bügeleisen
eine verbesserte Dampferzeugung aufweist, ist in der US-A-5 642 579 offenbart.
Gemäß der US-A-5
642 579 umfasst ein Dampfbügeleisen
einen Gewebetemperatursensor zum Detektieren der Temperatur des
zu bügelnden
Gewebes und Steuermittel, die auf ein Signal des Gewebetemperatursensors
reagieren, um die produzierte Dampfmenge zu steuern. Auf diese Weise
wird die Dampferzeugung durch die Gewebetemperatur gesteuert, und
dies wird derart ausgeführt,
dass das Dämpfen
gestoppt wird, wenn eine vorbestimmte Gewebetemperatur von ungefähr 100°C oder eine
etwas niedrigere Temperatur erreicht ist. Ein kühles Gewebe löst automatisch
die Dampfproduktion aus und die Dampfproduktion wird automatisch
abgeschaltet, wenn das Gewebe die vorbestimmte Gewebetemperatur
erreicht hat.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hängt
die Dampfproduktion nicht von einem Pufferbestand in einem beheizten
Drucktank ab. Außerdem
basiert die Dampfproduktion nicht auf der Temperatur des Gewebes, das
gebügelt
wird, sondern auf der Temperatur der Bügelsohle. Insbesondere entspricht
gemäß der vorliegenden
Erfindung jeder Bügelsohlentemperaturwert
oder Bereich von Werten einem speziellen Dampferzeugungsmuster,
das eine im Wesentlichen konstante Spitzendampfrate während eines
ersten Zeitintervalls und eine im Wesentlichen konstante niedrigere
Spitzendampfrate während
eines zweiten Zeitintervalls umfasst.
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Die
Erfindung schafft ein verbessertes Dampfbügeleisen, das eine elektrisch
beheizte Bügelsohle,
wobei die Bügelsohle
mindestens eine Dampfdüse
aufweist, einen steuerbaren Dampferzeuger zum Zuführen von
Dampf zu der mindestens einen Dampfdüse und Steuermittel zur Steuerung
des Dampferzeugers umfasst, wobei das Dampfbügeleisen des Weiteren Temperatursensormittel
zum Abfühlen
der Temperatur der Bügelsohle
umfasst, wobei das Temperatursensormittel während des Betriebs ein temperaturabhängiges Signal
an das Steuermittel liefert, und wobei das Steuermittel derart angeordnet
ist, dass es den Dampferzeuger gemäß einem vorbestimmten Dampfmuster
aktiviert, das mindestens eine erste Phase einer ersten vorbestimmten
Zeitdauer, in der Dampf mit einer im Wesentlichen konstanten Spitzendampfrate
geliefert wird, und mindestens eine zweite Phase umfasst, in der
Dampf mit einer im Wesentlichen konstanten niedrigeren Dampfrate
geliefert wird, wobei mindestens die Spitzendampfrate von der Temperatur
der Bügelsohle
abhängt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Beispiels eines elektrischen Dampfbügeleisens
gemäß der Erfindung;
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2 eine
grafische Darstellung als Beispiel zweier Dampf-/Zeit-Muster zur
Verwendung in einem elektrischen Dampfbügeleisen gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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3 ein
Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Steuerprogramms für ein elektrisches
Dampfbügeleisen
gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Dampfbügeleisens
mit von der Temperatur der Bügelsohle
abhängiger Dampferzeugung,
das die Erfindung verkörpert.
Das Dampfbügeleisen
hat eine herkömmliche
Bügelsohle 2, die
durch ein elektrisches Heizelement 4 beheizt wird. Die
Temperatur der Bügelsohle 2 wird
mittels eines herkömmlichen
Thermostats (nicht gezeigt) und eines Temperaturwählrads 5,
wie aus dem Stand der Technik von herkömmlichen Bügeleisen bekannt, auf einer
gewünschten
Temperatur gehalten. Es können
jedoch alternativ andere bekannte Mittel angewendet werden, um die
Temperatur der Bügelsohle 2 zu
steuern, wie zum Beispiel vollelektronische Steuerung mit einem
Triac, einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur der Bügelsohle
und einer einstellbaren Referenz, um die gewünschte Temperatur der Bügelsohle
abzuändern.
Dampf wird durch einen Dampferzeuger 6 erzeugt, der einen
Wassertank 8, ein Wasserdosiermittel, in diesem Beispiel
eine Pumpe 10, und eine Dampfkammer 12 umfasst.
Die Wasserpumpe 10 pumpt Wasser von dem Wassertank 8 über einen
Schlauch 14 auf Befehl eines Pumpsignals PS von einer elektrischen
Steuereinrichtung 16 in die Dampfkammer 12. Die
Dampfkammer 12 wird durch die Bügelsohle beheizt, es kann jedoch
ein zusätzliches
Heizelement vorgesehen werden. 1 zeigt
als Beispiel ein zusätzliches
Heizelement 18, das durch einen herkömmlichen Thermostat (nicht
gezeigt) oder eine elektronische oder eine ähnliche Steuereinrichtung gesteuert
werden kann. Der Dampf aus der Dampfkammer 12 erreicht
Dampfdüsen 20,
die mit der Dampfkammer oder einem Dampfrohr 22 verbunden
sind. Ein Bügelsohlentemperatursensor 24 ist
in die Bügelsohle 2 an
einer geeigneten Stelle eingebaut, und in diesem Ausführungsbeispiel
ist er von den Dampfdüsen 20 umgeben.
Der Temperatursensor 24 kann der gleiche Sensor sein, wie
er in manchen Bügeleisen
zur Überwachung
der Bügelsohlentemperatur
verwendet wird, um die Temperatur der Bügelsohle zu steuern, oder er
kann ein separater Temperatursensor sein. Der Temperatursensor 24 fühlt die
Bügelsohlentemperatur
während
des Bügelns
ab und sendet ein Bügelsohlentemperatursignal
SPTS an die Steuereinrichtung 16, wobei das Signal die
aktuelle Tempe ratur der Bügelsohle
meldet. Der Temperatursensor 24 kann ein Widerstand mit einem
positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) oder einem negativen Temperaturkoeffizienten
(NTC) mit geeigneten Abmessungen sein. Ein Thermoelement oder ein
berührungsloser
Infrarotsensor kann ebenfalls verwendet werden.
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Alle
elektrischen Teile, wie zum Beispiel das Heizelement 4,
das Heizelement 18 (falls vorhanden), die Wasserpumpe 10 und
die Steuereinrichtung 16 erhalten auf eine herkömmliche
nicht dargestellte Art und Weise geeignete Wechsel- oder Gleichstrombetriebsspannung.
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Das
Dampfbügeleisen,
das in 1 gezeigt ist, hat des Weiteren einen Wahlschalter
oder -knopf 26, mit dem der Benutzer trockenes Bügeln wählen oder
Dampfbügeln
aktivieren kann. Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat auch einen
Handsensor 28 in oder auf dem Handgriff 30 des
Bügeleisens.
Der Handsensor kann zum Beispiel eine Umschalteinrichtung oder eine
Fotozelle, eine Berührungssteuereinrichtung
oder ein Kriechstromschalter sein. Ein kapazitiver Sensor wäre ein geeigneter
Handsensor. Es könnte
jedoch auch ein an einem beliebigen Ort an dem Bügeleisen angeordneter Bewegungsdetektor
als ein Handsensor verwendet werden.
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Sowohl
der Wahlschalter 26 als auch der Handsensor 28 liefern
Signale an die Steuereinrichtung 16. Die Signale können zum
Beispiel von einer UND-Einrichtung (nicht gezeigt) empfangen werden,
deren Ausgangssignal ein Freigabesignal für die Steuereinrichtung ist,
ohne welches kein Pumpsignal, das PS aktiviert, geliefert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das vorbestimmte Dampfmuster wahlweise entweder automatisch
am Beginn eines neuen Bügelzyklus
gestartet, nachdem ein vorhergehender Bügelzyklus durch Aufstellen
des Bügeleisens
auf seine Schmalseite beendet wurde, oder es wird gestartet, nachdem
der Benutzer einen Schaltknopf oder dergleichen betätigt hat.
Für die
Auswahl von automatischem Betrieb (intelligenter Dampf) oder vom
Benutzer eingeleitetem Betrieb kann ein geeignetes Auswählmittel
vorgesehen werden. Das Auswählmittel
könnte
mit dem oben erwähnten
Wahlschalter kombiniert werden oder es könnte ein separates Mittel sein.
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Die
Steuereinrichtung kann einen Mikrocomputer umfassen, der in geeigneter
Weise mit Steuersoftware programmiert ist, oder sie kann eine zweckbestimmte
elektronische Schaltung sein.
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Ein
Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für ein Programm einer programmierbaren
Steuereinrichtung darstellt, wird in 3 gezeigt.
Die Elemente des Ablaufdiagramms haben die folgenden Aufschriften:
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- 40
- START
- 41
- T > Tmin ?
- 42
- PUMPE
ABSCHALTEN
- 43
- BÜGELSOHLENTEMPERATUR
ERFASSEN
- 44
- HAND
DES BENUTZERS VORHANDEN?
- 45
- GEEIGNETES
DAMPFMUSTER AUS DER LUT ABRUFEN
- 46
- PUMPE
AKTIVIEREN
-
N
bedeutet NEIN (falsch) und Y bedeutet JA (wahr)
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Die
Steuereinrichtung beginnt mit Schritt 40 in 3,
nachdem sie das (die) notwendige(n) Steuersignale) wie oben angegeben
erhalten hat.
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Im
Einsatz empfängt
die Steuereinrichtung ein Bügelsohlentemperatursignal
SPTS und vergleicht dieses Signal zuerst mit einem vorbestimmten
Wert, der einer vorbestimmten Minimaltemperatur Tmin entspricht, zum
Beispiel 110 °C.
Dies wird durch Schritt 41 in 3 dargestellt.
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Wenn
die Bügelsohlentemperatur
niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird ein Deaktivierungssignal
zu der Pumpe gesendet, wie in Schritt 42 gezeigt. Wenn
die Bügelsohlentemperatur
höher als
die vorbestimmte Temperatur ist, wird der aktuelle Temperaturwert
bestimmt und in Schritt 43 abgespeichert. In Schritt 44 wird überprüft, ob die
Hand des Benutzers vorhanden ist. Wenn nicht, kehrt das Programm
zu Schritt 41 zurück.
Wenn der Handsensor durch die Hand des Benutzers aktiviert ist,
wird in Schritt 45 ein geeignetes Dampfmuster aus einer
Suchtabelle (LUT) abgerufen, die in einem Speicher des Mikrocomputers
abgespeichert ist. Alternativ kann die LUT in einem Chip eingebaut
sein. In einer zweckbestimmten Hardwareschaltung kann eine derartige
Suchtabelle dargestellt werden, zum Beispiel durch eine Anzahl von
Komparatoren oder eine Anzahl von Binärwerten, die mit einem Binärwert verglichen
werden, der die aktuelle Bügelsohlentemperatur
oder einen bestimmten Bereich einschließlich der aktuellen Bügelsohlentemperatur
darstellt.
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Nachdem
ein geeignetes Dampfmuster gefunden worden ist, wird ein entsprechendes
Pumpsignal erzeugt, und die Pumpe wird in Schritt 46 entsprechend
aktiviert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein geeignetes Dampfmuster eine erste Phase einer
vorbestimmten Zeitdauer, in der Dampf mit einer im Wesentlichen
konstanten Spitzendampfrate erzeugt wird. Der ersten Phase folgt
unverzüglich
eine zweite Phase, in der Dampf mit einer im Wesentlichen konstanten,
jedoch niedrigeren Dampfrate erzeugt wird.
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Ein
Beispiel einer Suchtabelle wird unten gezeigt.
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2 zeigt
schematisch zwei Beispiele von Dampfmustern gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dem linken Teil der grafischen Darstellung von 2 ist
die Bügelsohlentemperatur
220 °C.
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Dies
ergibt ein Dampfmuster, das eine Spitzendampfproduktion von 60 g/min
für T1
Sekunden umfasst. T1 kann zum Beispiel 6 Sekunden sein. Danach wird
die Dampfproduktion während
eines zweiten Zeitintervalls, das eine vorbestimmte Zeitdauer haben
kann oder nicht, auf einen viel niedrigeren Wert von 35 g/min verringert.
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Der
rechte Teil von 2 bezieht sich auf eine Bügelsohlentemperatur
von 160 °C,
was eine Spitzendampfproduktion von 40 g/min während T1' Sekunden und dann eine verringerte
Dampfproduktion von 20 g/min ergibt.
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Die
anfängliche
Spitzendampfproduktionsphase bei jedem neuen Bügelzyklus dient dazu, das Gewebe
mit einer großen
Menge von Feuchtigkeit anzufeuchten (kondensierter Dampf), bevor
das Gewebe auf >100 °C aufgeheizt
wird und die Feuchtigkeitsabsorption sinkt.
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Die
anfängliche
Spitzendampfproduktion ist viel höher als die Durchschnittsdampfproduktion,
wie sie durch das Aufheizen der Bügelsohle durch die elektrische
Energie, die durch das Bügeleisen
absorbiert wird, aufrechterhalten werden kann. Eine derartige anfängliche
hohe Spitzendampfproduktion ist möglich, selbst wenn die Bügelsohlentemperatur
während
des Dämpfens
wegen der Wärmekapazität der Bügelsohle
bis zu einem gewissen Grad sinkt, wobei die Wärmekapazität das Speichern von Wärme in der
Bügel sohle
zwischen Bügelzyklen
ermöglicht.
Auf diese Weise sind der Höchstwert
der Spitzendampfproduktion sowie der Höchstwert von T1 von der Wärmekapazität der Bügelsohle
abhängig.
Auf diese Weise wäre
es auch möglich,
eine Dampfspitzenrate von zum Beispiel 80g/min für 4½ Sekunden oder 120g/min für 3 Sekunden
auszuwählen, wenn
die Wärmekapazität der Bügelsohle
eine Dampfspitzenrate von 60g/min für 6 Sekunden ermöglichen würde. Im
Allgemeinen wird die Dampfspitzenrate SPRmax multipliziert mit T1max
einen Höchstwert
liefern, der nicht überschritten
werden kann. Natürlich
wären niedrigere
Werte möglich.
Anstatt 60g/min für
6 Sekunden könnte
man auswählen,
mit 40g/min für
6 Sekunden oder 120g/min für
2 Sekunden usw. zu dämpfen.
Auf diese Weise könnte
eine Vielzahl von LUTs oder eine LUT mit einer Vielzahl von Abschnitten,
die vom Benutzer ausgewählt
werden, verwendet werden.
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Der
Dampfspitze folgt die zweite Phase, in der eine niedrigere Dampfrate
vorherrscht. Die niedrigere Dampfrate kann die Durchschnittsdampfrate
sein, die der elektrischen Energie entspricht, die zum Aufheizen der
Bügelsohle
und der Entnahme von Wärme
von der Bügelsohle
durch das Gewebe und durch die Dampferzeugung verwendet wird. Der
Durchschnittswert könnte
so lange wie gewünscht
gehalten werden, es wäre jedoch
auch eine niedrigere Dampfrate möglich.
Um die gewünschten
Dampfmengen zu erlangen, kann die Pumpe von einem geeigneten elektrischen
Pumpensignal gesteuert werden, zum Beispiel einem Impulssignal, um
die erforderliche Wassermenge von dem Wassertank 8 in die
Dampfkammer 12 zu pumpen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die anfängliche
Spitzendampfrate die maximale Spitzendampfrate, die von der Bügelsohlentemperatur,
der Wärmekapazität der Bügelsohle
und der Spitzendämpfzeit T1
ermöglicht
wird, wobei die niedrigere Dampfrate in der zweiten Phase ebenfalls
so hoch wie möglich
ist und so lange gehalten wird, wie der Bügelzyklus dauert.
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In
dem oben angeführten
Beispiel einer Suchtabelle sinkt die Spitzendampfrate, wenn die
Bügelsohlentemperatur
sinkt, während
das Zeitintervall, in dem die Spitzendampfrate erzeugt wird, konstant
gehalten wird. Wie aus den obigen Erklärungen klar wird, wäre es möglich, eine
höhere
Spitzendampfrate für
einen gegebenen Bügelsohlentemperaturbereich
auszuwählen,
wenn ein kürzeres
Zeitintervall verwendet wird. Auf diese Weise wäre es möglich, 60g/min an Dampf bei
einer Bügelsohlentemperatur
in dem Bereich 160 – 190°C zu erzeugen,
wenn T1 nicht 6 Sekunden, sondern 4,5 Sekunden ist.
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Die
Dampfrate während
der zweiten Phase sollte gleich oder niedriger als die maximal mögliche Durchschnittsdampfrate
sein. Es wäre
möglich,
weniger als die vier Schritte zu verwenden, die in der als Beispiel
angegebenen Suchtabelle angegebenen sind. Es wäre sogar möglich, nur eine einzige Durchschnittsdampfrate
zu verwenden, die dann derart sein sollte, dass sie sogar in dem
niedrigsten Bügelsohlentemperaturbereich
aufrechterhalten werden kann.
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Wie
zuvor angegeben, wird jedoch im Allgemeinen die maximale Dampfmenge
gewünscht.
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Es
muss beachtet werden, dass nach den obigen Erklärungen der Erfindung für einen
Fachmann viele Änderungen
nahe liegend sind. Zum Beispiel kann eine Suchtabelle mit mehr als
einem Abschnitt verwendet werden, wobei der zu verwendende Abschnitt
von der Art des Gewebes abhängt,
das zu bügeln
ist, zum Beispiel dicke, mittlere oder dünne Gewebe. Einstellungen,
um dies zu bewirken, die vom Benutzer bedient werden können, können auf
dem Bügeleisen
vorhanden sein. Als eine Alternative kann die Zeitdauer der ersten und
möglicherweise
der zweiten Phase abhängig
von der Art des Gewebes variiert werden.
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Des
Weiteren könnte
anstatt eines elektronischen Steuermittels ein zumindest teilweise
mechanisches Steuermittel einschließlich eines Bimetallelements
verwendet werden.