JP2006046845A

JP2006046845A - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JP2006046845A
Application number: JP2004230701A
Authority: JP
Inventors: Masato Hayashida; 眞人林田; Shinichi Masubuchi; 伸一増渕
Original assignee: Deed Corp
Current assignee: Deed Corp
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】一つの加熱媒体で液体の加熱が可能であって、また、安定した量の蒸気を得ることができ、加熱媒体への突入電流を小さくすることが可能な蒸気発生装置の提供を図る。
【解決手段】液体を貯留させるとともにその液体を加熱して蒸気を発生させるスチーム釜と、該スチーム釜内で発生した蒸気を外部へ導く伝達管とからなる蒸気発生装置において、該スチーム釜の一部または全部を金属で構成するとともに該スチーム釜にコイルを近接させ、スチーム釜並びに伝達管のいずれか一方あるいは両方の温度を測定する一または二以上の温度センサーと、前記コイルに交流電流を供給する電力回路と、該電力回路の出力を制御する制御回路を備え、温度センサーからの情報を受けて制御回路が電力回路の出力を制御しつつコイルに交流電流を供給することで、該コイルに交流磁界を発生させてその交流磁界によってスチーム釜の金属部に渦電流を発生させ、渦電流と金属部の電気抵抗により発生するジュール熱によってスチーム釜内の液体を加熱し、その液体から発生する蒸気の量を制御する構成からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は蒸気発生装置に関し、詳しくは該装置におけるスチーム釜内の液体を加熱する機構に関するものである。

従来の蒸気発生装置において液体を加熱する場合、一般的にスチーム釜内に収容された一つの電熱式ヒーターによって加熱することが行われている。そして、かかる一つの電熱式ヒーターでの加熱の場合、電源を投入してから沸騰させるまでの時間を短縮するためにワット数の大きな電熱式ヒーターが使用される。このとき、液体の温度を一定に保持しようとする場合には、電源のオン・オフ制御が繰り返し行われることとなるが、オン・オフ時の電圧の変動が大きくなって、他の周辺機器に影響を与えてしまうといった問題があった。

かかる問題を解決するため、特開２００４−１２１６６６号公報において、高ワットヒーターと低ワットヒーターの二つのヒーターによって液体の加熱を行うものが開示されている。これによると、液体の温度が低い場合には二つのヒーターを共に通電して液体の加熱を行い、液体の温度を一定に保持しようとする場合には低ワットヒーターのオン・オフ制御によって行うことで、電源のオン・オフ時における電圧変動を小さくすることが可能となる。しかしながら、かかる場合に高・低ワットの二つのヒーターが必要となり、また、電源のオン・オフ制御によって液体を保温状態にすると、どうしても発生する蒸気の量に変化が生じてしまう。さらに、高ワットヒーターへの電源をオンにして通電を行った場合に、突入電流が大き過ぎてブレーカーが落ちてしまう危険性がある
特開２００４−１２１６６６号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、一つの加熱媒体で液体の加熱が可能であって、また、安定した量の蒸気を得ることができ、加熱媒体への突入電流を小さくすることが可能な蒸気発生装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、液体を貯留させるとともにその液体を加熱して蒸気を発生させるスチーム釜と、該スチーム釜内で発生した蒸気を外部へ導く伝達管とからなる蒸気発生装置において、該スチーム釜の一部または全部を金属で構成するとともに該スチーム釜にコイルを近接させ、スチーム釜並びに伝達管のいずれか一方あるいは両方の温度を測定する一または二以上の温度センサーと、前記コイルに交流電流を供給する電力回路と、該電力回路の出力を制御する制御回路を備え、温度センサーからの情報を受けて制御回路が電力回路の出力を制御しつつコイルに交流電流を供給することで、該コイルに交流磁界を発生させてその交流磁界によってスチーム釜の金属部に渦電流を発生させ、渦電流と金属部の電気抵抗により発生するジュール熱によってスチーム釜内の液体を加熱し、その液体から発生する蒸気の量を制御する構成となっている。

また、本発明は、前記制御回路がスチーム釜から蒸気が発生するまで電力回路に最大の出力を指令する機能を有する構成を採用することができる。

さらに、本発明は、前記制御回路に入力部を設け、該制御回路が入力部から入力された設定値によって蒸気の量を制御する機能を有する構成とすることができる。

またさらに、本発明は、前記制御回路に時間計測機能を設け、該制御回路が電力回路に指令する制御信号を徐々に変化させる機能を有する構成を採用することもできる。

本発明の蒸気発生装置によれば、一つのコイルによってスチーム釜内の液体を加熱することが可能であるため、蒸気発生及び液体温度を制御するために高・低ワットの二つのヒーターを設けるといった複雑な構造を必要としない。

また、本発明の蒸気発生装置によれば、加熱媒体として従来から採用されてきた電熱式ヒーターではなく、コイルに交流電流を供給することで該コイルに交流磁界を発生させてその交流磁界によってスチーム釜の金属部に渦電流を発生させ渦電流と金属部の電気抵抗により発生するジュール熱によってスチーム釜内の液体を加熱する方式を採用しているため、リニアに制御を行うことが可能となって、安定した量の蒸気を得ることができる。

そしてまた、本発明の蒸気発生装置によれば、制御回路による電力制御が可能であるため、突入電流を小さくすることもでき、さらには、最大電力で加熱することもできるため、素早く蒸気を発生させることも可能となる。

以下、本発明にかかる蒸気発生装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる蒸気発生装置１の第一の実施形態を示す概略説明図である。該蒸気発生装置１は、液体Ｗを貯留させるとともにその液体Ｗを加熱して蒸気Ｓを発生させるスチーム釜２と、該スチーム釜２内で発生した蒸気Ｓを外部へ導く伝達管３とからなり、スチーム釜２にはコイル４が近接されている。また、スチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方の温度を測定するため、一または二以上の温度センサー５が設けられ、さらに、前記コイル４に交流電流を供給するための電力回路７と、該電力回路７の出力を制御する制御回路６とを備えている。

スチーム釜２は、その一部または全部が金属で構成されている。本発明で使用される金属としては、特に限定されるものではないが、本発明による液体加熱のための作用を考慮すると、鉄やホーロー、鋳鉄、ステンレス等が好ましい。

温度センサー５は、スチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方に設けられる。スチーム釜２に設けた場合には、該スチーム釜２内の液体Ｗの温度を測定することが可能となり、一方、伝達管３に設けた場合には、発生した蒸気Ｓの温度を測定することが可能となる。いずれか一方のみに温度センサー５を設けても良いが、蒸気発生装置１における各点の温度情報５ａを制御回路６へ送り、よりリニアな制御を行うべく、両方に温度センサー５を設けることも考えられる。

次に、本発明の第一の実施形態にかかる蒸気発生装置１の動作状態について説明する。温度センサー５からの温度情報５ａが制御回路６へ送られる。それを受けて制御回路６が制御信号６ａを電力回路７へ送り、該電力回路７はその制御信号６ａによって出力制御をしながら交流電流７ａをコイル４に供給する。そうするとコイル４には交流磁界が発生し、その交流磁界がスチーム釜２の金属部に渦電流Ｐを発生させる。このとき、渦電流Ｐと金属部の電気抵抗によりジュール熱が発生し、このジュール熱によってスチーム釜２内の液体Ｗが加熱されて、その液体Ｗから蒸気Ｓが発生されることとなる。

図２は、上記動作状態における液体Ｗの温度と電力回路７の出力との関係を示す表図である。電力回路７の出力において、スタートｓから最大電力ｄ２へ徐々に出力が変化するｄ１。したがって、突入電流を小さくすることができ、ブレーカーが落ちる危険がない。そして、電力回路７が最大電力ｄ２を出力している状態において、液体Ｗは急速に加熱され、蒸気Ｓが出せる状態へと温度が上昇されるｃ１。蒸気発生温度付近ｃ２で電力回路７の出力をパワーダウンさせｄ３、突然の蒸気Ｓの噴き出しを防止する。その後、ある一定の電力回路７の出力状態ｄ４を保持することで、液体Ｗを強蒸気発生状態ｃ３に保つことができ、また、ｄ４よりもさらに電力回路７の出力をダウンさせた状態ｄ５に保持することで、液体Ｗを弱蒸気発生状態ｃ４に保つことができるというように、蒸気Ｓの量を自由に設定することが可能である。

図３は、本発明にかかる蒸気発生装置１の第二の実施形態を示す概略説明図である。該蒸気発生装置１は、前記第一の実施形態と同様、液体Ｗを貯留させるとともにその液体Ｗを加熱して蒸気Ｓを発生させるスチーム釜２と、該スチーム釜２内で発生した蒸気Ｓを外部へ導く伝達管３とからなり、スチーム釜２にはコイル４が近接されている。また、スチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方の温度を測定するため、一または二以上の温度センサー５が設けられ、さらに、前記コイル４に交流電流を供給するための電力回路７と、該電力回路７の出力を制御する制御回路６とを備えている。そしてまた、制御回路６には入力部８を設けてある。

尚、スチーム釜２においてその一部または全部が金属で構成され、また、温度センサー５においてスチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方に設けられる構成を採用する点は、前記第一の実施形態と同様である。

次に、本発明の第二の実施形態にかかる蒸気発生装置１の動作状態について説明する。入力部８において入力された設定値８ａが制御回路８に送られ、その設定値８ａによって蒸気Ｓの発生量を制御させる。そして、機能温度センサー５からの温度情報５ａが制御回路６へ送られ、それを受けて制御回路６が設定値８ａをもとに制御信号６ａを電力回路７へ送り、該電力回路７はその制御信号６ａによって出力制御をしながら交流電流７ａをコイル４に供給する。そうするとコイル４には交流磁界が発生し、その交流磁界がスチーム釜２の金属部に渦電流Ｐを発生させる。このとき、渦電流Ｐと金属部の電気抵抗によりジュール熱が発生し、このジュール熱によってスチーム釜２内の液体Ｗが加熱されて、その液体Ｗから蒸気Ｓが発生されることとなる。

入力部８において入力される設定値８ａは、様々な制御内容が考えられるが、例えば、電力回路７からの出力の際に強い電力を供給する旨の指令を与えたり、逆に、出力時は弱く徐々に電力を強くしていく指令を与える等、蒸気発生装置１の使用状態に応じて、瞬時に入力をして制御を行うことができる。すなわち、蒸気発生装置１の使用目的等に応じて、その都度設定値８ａに変更を加えて制御内容を変えることが可能となる点で、非常に有効である。

上記動作状態における液体Ｗの温度と電力回路７の出力との関係については、前記第一の実施形態と同様に図２に示す表図で表される。この場合、電力回路７の出力の状態は、入力部８において入力した設定値８ａによって様々に変更が可能となる。すなわち、蒸気Ｓの量を自由に設定することがより可能となる。

図４は、本発明にかかる蒸気発生装置１の第三の実施形態を示す概略説明図である。該蒸気発生装置１は、前記第一及び第二の実施形態と同様、液体Ｗを貯留させるとともにその液体Ｗを加熱して蒸気Ｓを発生させるスチーム釜２と、該スチーム釜２内で発生した蒸気Ｓを外部へ導く伝達管３とからなり、スチーム釜２にはコイル４が近接されている。また、スチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方の温度を測定するため、一または二以上の温度センサー５が設けられ、さらに、前記コイル４に交流電流を供給するための電力回路７と、該電力回路７の出力を制御する制御回路６とを備えている。そしてまた、制御回路６には時計計測機能９を設けてある。さらに、図面においては、制御回路６に入力部８も設けた構成を採用した場合を示している。

尚、スチーム釜２においてその一部または全部が金属で構成され、また、温度センサー５においてスチーム釜２並びに伝達管３のいずれか一方あるいは両方に設けられる構成を採用する点は、前記第一及び第二の実施形態と同様である。

次に、本発明の第三の実施形態にかかる蒸気発生装置１の動作状態について説明する。温度センサー５からの温度情報５ａが制御回路６へ送られるとともに、時間計測機能９からの時間情報９ａも制御回路６へ送られる。それを受けて制御回路６は制御信号６ａを電力回路７へ送ることとなるが、その際、当該時間情報９ａに基づいて電力回路７への制御信号６ａが時間の経過とともに徐々に変化する。該電力回路７はその変化する制御信号６ａによって出力制御をしながら交流電流７ａをコイル４に供給する。そうするとコイル４には交流磁界が発生し、その交流磁界がスチーム釜２の金属部に渦電流Ｐを発生させる。このとき、渦電流Ｐと金属部の電気抵抗によりジュール熱が発生し、このジュール熱によってスチーム釜２内の液体Ｗが加熱されて、その液体Ｗから蒸気Ｓが発生されることとなる

尚、第三の実施形態において、制御回路６に入力部８も設けた構成を採用した場合には、入力部８において入力された設定値８ａも制御回路８に送られ、温度情報５ａ、設定値８ａ及び時計情報９ａの全ての情報を受けて、制御回路６は制御信号６ａを電力回路７へ送ることとなる。

時計計測機能９を設けることで、電力回路７へ送られる制御信号６ａを時間の経過とともに徐々に変化させることが可能であるが、さらに入力部８を設けることが好ましく、それによって制御信号６ａの変化の内容を様々に変更することができる。すなわち、時計計測機能９のみの構成においては、既に制御回路６に組み込まれた制御内容に基づき、制御信号６ａを時間の経過とともに変化させるのみであるが、入力部８を設けることによって、その都度蒸気発生装置１の状況に応じた制御内容を入力し、その入力された設定値８ａに基づく制御信号６ａをリニアに電力回路７へ送ることが可能となる。

上記動作状態における液体Ｗの温度と電力回路７の出力との関係については、前記第一及び第二の実施形態と同様に図２に示す表図で表される。この場合、電力回路７の出力の状態は、時計計測機能９からの時計情報９ａに基づき変更することとなる。すなわち、蒸気Ｓの量を時間によって制御することがより可能となる。

本発明は、蒸気を発生する装置という性質上、医療関連機器、加湿器やアイロン等の電気機器、美顔器等の美容関連機器など、蒸気を必要とする様々な用途に利用することが可能である。

本発明にかかる蒸気発生装置の第一の実施形態を示す概略説明図である。本発明にかかる蒸気発生装置の動作状態における液体Ｗの温度と電力回路７の出力との関係を示す表図である。本発明にかかる蒸気発生装置の第二の実施形態を示す概略説明図である。本発明にかかる蒸気発生装置の第三の実施形態を示す概略説明図である。

符号の説明

１蒸気発生装置
２スチーム釜
３伝達管
４コイル
５温度センサー
５ａ温度情報
６制御回路
６ａ制御信号
７電力回路
７ａ交流電流
８入力部
８ａ設定値
９時計計測機能
９ａ時計情報
Ｐ渦電流
Ｓ蒸気
Ｗ液体

Claims

液体を貯留させるとともにその液体を加熱して蒸気を発生させるスチーム釜と、該スチーム釜内で発生した蒸気を外部へ導く伝達管とからなる蒸気発生装置において、該スチーム釜の一部または全部を金属で構成するとともに該スチーム釜にコイルを近接させ、スチーム釜並びに伝達管のいずれか一方あるいは両方の温度を測定する一または二以上の温度センサーと、前記コイルに交流電流を供給する電力回路と、該電力回路の出力を制御する制御回路を備え、温度センサーからの情報を受けて制御回路が電力回路の出力を制御しつつコイルに交流電流を供給することで、該コイルに交流磁界を発生させてその交流磁界によってスチーム釜の金属部に渦電流を発生させ、渦電流と金属部の電気抵抗により発生するジュール熱によってスチーム釜内の液体を加熱し、その液体から発生する蒸気の量を制御することを特徴とする蒸気発生装置。
前記制御回路がスチーム釜から蒸気が発生するまで電力回路に最大の出力を指令する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
前記制御回路に入力部を設け、該制御回路が入力部から入力された設定値によって蒸気の量を制御する機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気発生装置。
前記制御回路に時間計測機能を設け、該制御回路が電力回路に指令する制御信号を徐々に変化させる機能を有することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の蒸気発生装置。