JP2007152000A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の所定領域に湯水を効果的に拡散することにより、蒸気の発生効率を向上させると共に最適な加湿量等が簡単に得られる蒸気発生装置を提供する。
【解決手段】筐体内に配置された熱交換器と、該熱交換器の近傍の筐体内に配置され加熱手段で加熱された状態の熱交換器に湯水を拡散することにより蒸気を発生させる拡散パイプと、該拡散パイプから熱交換器への湯水の拡散領域を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。前記制御手段は、拡散領域を予め設定した少なくとも二つの領域の間で変化させ、また、複数本配置した拡散パイプへの通水制御によってあるいはパイプの熱交換器に対する角度制御及び又は位置制御によって湯水の拡散領域を変化させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばシステムバスルーム等の浴室の天井部分等に設置されて浴室内に蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する。

従来、浴室の天井に設置される蒸気発生装置としては、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示のミスト装置（蒸気発生装置）は、横長の装置本体部内に熱交換器を斜めの状態で配置し、この熱交換器の一次側に吸込口を設けると共に二次側に循環ファンを設け、熱交換器で高温とされた温風を循環ファンの作動により吹出口から浴室内に噴出させると共に、装置本体部の開口を閉塞するグリルの吸込口の近傍外側に、温水供給管と複数の噴出ノズルとで構成したミスト噴出手段を配置し、このミスト噴出手段から浴室内にミスト（蒸気）を直接噴出させるようにしたものである。
特開２００２−３３６３２７号公報

しかしながら、このような蒸気発生装置においては、装置本体部内に配置された熱交換器が蒸気を発生させるものではないことから、給湯機から温水供給管に供給される温水をミストとして噴出ノズルから噴出するミスト噴出手段を、装置本体部の開口端部に浴室内に突出する状態で設ける必要があり、蒸気の発生効率の面で劣ると共に、温水を単に噴出ノズルから噴出してミストを発生させる構造であるため、ミスト噴出手段による加湿量等を最適な値に設定することが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、熱交換器の所定領域に湯水を効果的に拡散することにより、蒸気の発生効率を向上させると共に最適な加湿量等が簡単に得られる蒸気発生装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、筐体内に配置された熱交換器と、該熱交換器の近傍の筐体内に配置され加熱手段で加熱された状態の熱交換器に湯水を拡散することにより蒸気を発生させる拡散パイプと、該拡散パイプから前記熱交換器への湯水の拡散領域を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

そして、前記制御手段は、請求項２に記載の発明のように、前記拡散領域を予め設定した少なくとも二つの領域の間で変化させることが好ましい。また、前記制御手段は、請求項３に記載の発明のように、複数本配置した前記拡散パイプへの通水制御によって湯水の拡散領域を変化させたり、請求項４に記載の発明のように、前記拡散パイプの熱交換器に対する角度制御及び又は位置制御によって湯水の拡散領域を変化させることが好ましい。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、加熱手段で加熱された状態の熱交換器に湯水を拡散することにより蒸気を発生させる拡散パイプと、この拡散パイプから熱交換器への湯水の拡散領域を変化させる制御手段を備えるため、湯水の拡散方式により蒸気の発生効率を向上させつつ、湯水の拡散領域を所望に設定できて、最適な加湿量等を簡単に得ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、制御手段が拡散領域を予め設定した少なくとも二つの領域の間で変化させるため、湯水の拡散領域を複数に設定できて、最適な加湿量等を一層簡単に得ることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、制御手段が複数本配置した拡散パイプへの通水制御によって湯水の拡散領域を変化させるため、通水制御という簡易な構成により、拡散パイプからの湯水の拡散領域を最適に容易に設定することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、制御手段が拡散パイプの熱交換器に対する角度制御や位置制御によって湯水の拡散領域を変化させるため、角度制御や位置制御という簡易な構成により、湯水の拡散領域を最適に容易に設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる蒸気発生装置の一実施形態を示し、図１がその基本構成図、図２が具体的構成を示す縦断面図、図３が熱交換器と拡散パイプの配置関係を示す正面図、図４がその概略側面図、図５が湯水の拡散状態の説明図である。

図１に示すように、本発明に係わる蒸気発生装置１は、筐体２内に所定間隔を有して略垂直状態で配置された熱交換器３と、熱交換器３上に所定温度の湯水を拡散（放散、吐出、噴出、噴射、吹付け、噴霧等も含む）させる拡散パイプ５と、この拡散パイプ５で拡散された湯水を回収するバッファタンク６と、このバッファタンク６内の湯水を汲み上げて配管８を介し拡散パイプ５に供給する循環ポンプ７と、前記熱交換器３により発生した蒸気や温風を浴室１２内に吹き出す送風ファン９と、筐体２にダンパーモータ１１ａで開閉するダンパー１１を介して接続された換気ファン１０と、制御手段としての制御基板１３等を備えている。

前記熱交換器３は、蒸気発生用として使用され、図２及び図３に示すように、一定間隔で並設された多数枚のフィン３ａと、このフィン３ａの両端部に配置された支持板３ｂと、フィン３ａ及び支持板３ｂを支持する蛇行状に屈曲形成された加熱手段としての温水供給管３ｃ等で構成されている。そして、図１に示すように、熱交換器３の温水供給管３ｃには、循環機能付きの給湯機に接続された循環往き配管１５ａと循環戻り配管１５ｂが電磁弁１６を介して接続されている。

このような熱交換器３上に湯水を拡散する前記拡散パイプ５は、図３及び図４に示すように、例えば金属パイプからなる２本の拡散パイプ５ａ、５ｂにより形成されている。この各拡散パイプ５ａ、５ｂは、その先端部が閉塞されて基部に前記配管８接続用の接続部１７が設けられると共に、熱交換器３と対向する周面には所定形態（例えば一定ピッチ）で多数の噴出孔１８が形成されている。

そして、この各拡散パイプ５ａ、５ｂは、熱交換器３の一次側（吸気側）上部に所定の間隔を有して配置されており、この時、一方の拡散パイプ５ａの長さが他方の拡散パイプ５ｂよりも長く形成されることにより、拡散パイプ５ａによる熱交換器３への拡散領域（拡散面積）Ｓ１と拡散パイプ５ｂによる拡散領域Ｓ２とが異なる（すなわち拡散領域Ｓ１が拡散領域Ｓ２より大きくなる）ように設定されている。なお、拡散領域Ｓ１、Ｓ２を決定する各拡散パイプ５ａ、５ｂの長さは、例えば実験により求めた長さ（領域）と加湿量（蒸気発生装置１の出力）等の関係によって予め設定されている。

また、この各拡散パイプ５ａ、５ｂは、図３に示すように、電磁弁１９ａ、１９ｂを介して前記循環ポンプ７の一方の吐出口に並列的に接続されると共に、各電磁弁１９ａ、１９ｂが制御基板１３に接続されている。これにより、後述するように、制御基板１３の制御信号により、循環ポンプ７が作動中に電磁弁１９ａ、１９ｂが開閉動作することにより、各拡散パイプ５ａ、５ｂから熱交換器３上への湯水の拡散領域が調整（変化）されるようになっている。

前記循環ポンプ７は、図１に示すように、バッファタンク６から吸い上げた湯水を２つの方向に吐出する切替式のポンプが使用され、一方の吐出口に配管８及び電磁弁１９ａ、１９ｂを介して前記拡散パイプ５ａ、５ｂが接続され、他方の吐出口に排水配管２０が接続されている。これにより、制御基板１３の制御信号により、循環ポンプ７が正転して拡散側に切り替わることにより、汲み上げた湯水が拡散パイプ５ａ、５ｂから後述するように熱交換器３上に拡散され、循環ポンプ７が逆転して排水側に切り替わることにより、汲み上げた湯水が排水配管２０を介して排水されるようになっている。

前記バッファタンク６は、図１及び図２に示すように、熱交換器３の下方に配置され、給水電磁弁２３が接続された給水配管２２が接続されると共に、バッファタンク６内の湯水の水位を検出するフロートスイッチ２４や湯水の温度を検出する温度センサ２５が配置されている。また、バッファンタンク６の底壁には、バッファタンク６内の湯水を加熱して雑菌の増殖防止等を図るヒータ２６が配置されている。

前記送風ファン９は、例えばシロッコファン、クロスフローファン等によって形成され、そのファンモータの回転により、図２に示すように、グリル板２８の吸気口２８ａと吹出口２８ｂとの間の筐体２内に通風路を形成するように構成されている。また、前記換気ファン１０は、例えばシロッコファン等によって形成され、そのファンモータの回転により、吸気口２８ａと換気ファン１０との間の筐体２内に換気通路を形成するように構成されている。なお、グリル板２８の吹出口２８ｂには、ルーバー２９がルーバーモータ２９ａの回転により開閉可能に配設されている。

そして、これらの各部品が扁平薄型の筐体２内に配置されることで、蒸気発生装置１自体が図２に示すように扁平薄型形状に形成されて、図１に示すように浴室１２の例えば天井パネル１２ａに筐体２及び換気ファン１０が浴室１２外に位置するようにして設置されている。また、前記制御基板１３は、図示しないマイコンや電源回路等を有し、その入力側に前記フロートスイッチ２４や温度センサ２５等の各種センサが接続されると共に、その出力側には前記循環ポンプ７や各種電磁弁等が接続されている。また、制御基板１３には、電源コード３０や信号線３１等が接続されると共に、必要に応じて前記換気ファン１０とは別の換気扇３２及び室内リモコン３３や室外リモコン３４等が接続されている。

次に、このように構成された蒸気発生装置１の動作の一例について説明する。先ず、この蒸気発生装置１は、例えば「ミスト暖房」「ドライ暖房」「乾燥」「換気」の４つの運転モードで運転可能に構成されている。そして、これらの運転モードのうち、拡散パイプ５から湯水が拡散される「ミスト暖房」運転モードが選択された場合には、次のようにして動作する。すなわち、給水配管２２からバッファタンク６内に水が供給され、循環ポンプ７の作動によりバッファタンク６内の水が汲み上げられて拡散パイプ５ａ、５ｂから熱交換器３上に拡散されると共に、給湯機から循環往き配管１５ａと循環戻り配管１５ｂにより熱交換器３の温水供給管３ｃに所定温度（例えば８０℃以上）の温水が供給される。

この熱交換器３の温水供給管３ｃへの温水の循環供給により、熱交換器３のフィン３ａが所定温度まで加温され、送風ファン９の作動により吸気口２８ａから吸い込まれた筐体２内の前記通風路内の空気が、熱交換器３で加温されて温風となる。また、循環ポンプ７の作動で熱交換器３上に拡散される水は、熱交換器３のフィン３ａ間を通過して流下することにより、熱交換器３で効率良く熱交換されて短時間に所定温度の湯水となる。

この所定温度となった湯水の熱交換器３への拡散により、筐体２内の通風路を介して熱交換器３のフィン３ａ間に供給されている空気との間に圧力差が生じて拡散される湯水の一部が蒸気となり、この蒸気が送風ファン９を通過して吹出口２８ｂから浴室１２内に吹き出され、浴室１２内が蒸気で充満した「ミスト暖房」状態が得られることになる。

そして、この「ミスト暖房」状態における各拡散パイプ５ａ、５ｂによる湯水の拡散時に、制御基板１３により、各拡散パイプ５ａ、５ｂからの湯水の拡散領域が次のようにして調整される。すなわち、図５（ａ）に示すように、循環ポンプ７が作動した状態で、制御基板１３の制御信号により電磁弁１９ｂが所定時間「開」になると、拡散パイプ５ｂから湯水が熱交換器３に拡散され、この時の拡散領域は、拡散パイプ５ｂの長さに応じた拡散領域Ｓ２（最大拡散領域）となり、蒸気発生装置１からこの拡散領域Ｓ２に対応した量のミストが発生することになる。

また、図５（ｂ）に示すように、制御基板１３の制御信号により電磁弁１９ａが所定時間「開」になると、拡散パイプ５ａから湯水が熱交換器３に拡散パイプ５ａの長さに応じた量だけ拡散されることになり、この時の拡散領域は、拡散パイプ５ａの長さが前記拡散パイプ５ｂより長いことから、前記拡散領域Ｓ２より大きい拡散領域Ｓ１となる。さらに、図５（ｃ）に示すように、制御基板１３の制御信号により両電場弁１９ａ、１９ｂがともに「開」になると、両拡散パイプ５ａ、５ｂによる拡散領域Ｓ２、Ｓ１を合計した拡散領域Ｓ３（最大拡散領域）に湯水が拡散されることになる。

つまり、長さの異なる２本の拡散パイプ５ａ、５ｂを配置して各拡散パイプ５ａ、５ｂに接続された電磁弁１９ａ、１９ｂの開閉を制御することにより、熱交換器３上への湯水の拡散領域を最小拡散領域Ｓ２から最大拡散領域Ｓ３までの間で例えば三段階に変化させ、この拡散領域の変化に対応して蒸気発生装置１から発生するミストの量を所望量に増減（調整）できることになる。なお、図５に示す例においては、両電磁弁１９ａ、１９ｂを所定時間「開」にすることで、三段階の所定時間略一定量の拡散領域Ｓ２、Ｓ１、Ｓ３を得るように構成したが、例えば、両電磁弁１９ａ、１９ｂの開閉をパルス状に制御することにより、熱交換器３上に拡散される湯水の拡散領域を、Ｓ２〜Ｓ３の間で略連続的に拡大させたり縮小させることもでき、このように構成すれば、拡散領域のきめ細かな制御が可能となる。

このように、上記実施形態の蒸気発生装置１にあっては、熱交換器３に湯水を拡散することにより蒸気を発生させるための拡散パイプ５ａ、５ｂを２本配置し、この各拡散パイプ５ａ、５ｂに接続された電磁弁１９ａ、１９ｂの開閉を制御基板１３で制御することにより、熱交換器３上に拡散される湯水の拡散領域を変化させることができるため、浴室１２内の大きさや温度・湿度等に応じた最適な加湿量（蒸気発生装置１の出力）を簡単に得ることができる。特に、制御基板１３の制御信号によって、所定長さの２本の拡散パイプ５ａ、５ｂへの通水を制御することで、予め設定したＳ１、Ｓ２、Ｓ３の三段階の拡散領域に設定することができて、浴室１２の大きさ等の形態に係わらず浴室１２内に最適な加湿量等を一層簡単に得ることが可能となる。

また、制御基板１３が２本の拡散パイプ５ａ、５ｂへの通水制御によって湯水の拡散領域を変化させるため、各拡散パイプ５ａ、５ｂに接続された２つの電磁弁１９ａ、１９ｂの開閉により拡散領域を変化させることができて、構成の簡素化と制御自体の簡素化を図ることができる。また、循環ポンプ７として２つの吐出口を有するポンプが使用されているため、バッファタンク６内の湯水を排水するためのポンプが不要となり、蒸気発生装置１の構成を簡略化することができると共に、バッファンタンク６内の湯水の循環使用が可能となり、水の有効利用を図ることができる。これらにより、構成簡易で安価な蒸気発生装置１を得ることができて、例えば浴室１２の天井部分に設置される蒸気発生装置１に好適に適用することが可能となる。

さらに、蒸気発生装置１が各拡散パイプ５ａ、５ｂから湯水を熱交換器３上に拡散することにより蒸気を発生する方式であるため、従来のミスト噴出手段による蒸気の発生に比較して、所望量の蒸気を短時間に発生させることができて、蒸気の発生効率を大幅に高めることが可能となり、比較的容積の大きな浴室１２であっても好適に設置することができる。

図６〜図９は、本発明に係る蒸気発生装置の第２及び第３の実施形態を示している。以下、上記実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。先ず、図６及び図７に示す第２の実施形態の蒸気発生装置１の特徴は、前記拡散パイプ５を熱交換器３の幅と略同一長さの１本の拡散パイプ５で形成すると共に、この拡散パイプ５をモータ３５により矢印イの如く軸回りに所定角度α回転可能に配設した点にある。すなわち、拡散パイプ５の基部側に、前記制御基板１３の制御信号により正転もしくは逆転するモータ３５を連結すると共に電磁弁１９ａを介して循環ポンプ７を接続する。この時、拡散パイプ５はその噴出孔１８の向きが、例えばモータ３５の正転時に図７（ａ）に示す拡散領域Ｓ１となる位置に設定され、モータ３５の逆転時に図７（ｂ）に示す拡散領域Ｓ２となる位置に設定されるようになっている。

これにより、噴出孔１８の位置が角度αの範囲で変化し、噴出孔１８から噴出される湯水の向き、つまり湯水の熱交換器３上への拡散領域が、図７（ａ）の最大拡散領域が得られるＳ１から図７（ｂ）の最小拡散領域が得られるＳ２の範囲で、段階的もしくは略連続的に変化することになる。この実施形態の蒸気発生装置１においても、拡散パイプ５の回転角度により湯水の熱交換器３上への拡散領域が変化して、少なくとも最大・最小の二段階の拡散領域に設定できて、上記実施形態と同様の作用効果が得られることになる。

また、図８及び図９に示す第３の実施形態の蒸気発生装置１の特徴は、前記拡散パイプ５を熱交換器３の幅と略同一長さの１本の拡散パイプ５で形成すると共に、この拡散パイプ５を上下移動機構３６により熱交換器３の高さ方向に移動可能に配設した点にある。すなわち、熱交換器３の幅方向両側にガイドとしてのレール３７を配置すると共に、拡散パイプ５の例えば基部側にモータやベルト等からなり制御基板１３の制御信号で作動する上下移動機構３６を連結する。

そして、制御基板１３の制御信号により上下移動機構３６を作動させて、拡散パイプ５をレール３７に沿って矢印ロ方向もしくは矢印ハ方向に移動させて、拡散パイプ５の熱交換器３に対する位置を変化させる。この拡散パイプ５が矢印ロ方向に上昇して図９（ａ）に示す上方に位置することで、湯水が熱交換器３の略全域である拡散領域Ｓ１に拡散されて最大拡散領域が得られ、また拡散パイプ５が矢印ハ方向に下降して図９（ｂ）に示す最も下方に位置することで、湯水が熱交換器３の下部側の拡散領域Ｓ２に拡散されて最小拡散領域が得られることになる。

この実施形態においても、拡散パイプ５の熱交換器３に対する上下方向の位置により、熱交換器３上に拡散される湯水の拡散領域が少なくとも最大と最小の二段階に設定されて、上記実施形態と同様の作用効果が得られることになる。この第３の実施形態においては、拡散パイプ５を上下方向に移動可能に配設したが、例えば熱交換器５の幅より短い長さの拡散パイプを熱交換器５の幅方向である図８に示す矢印ニ方向に移動可能に配設して、熱交換器３上への湯水の拡散領域を調整することも勿論可能である。

なお、本発明は、上記した各実施形態のそれぞれに限定されるものではなく、例えば複数本の拡散パイプ５ａ、５ｂを回転可能や上下方向に移動可能等に配設して、熱交換器３上への湯水の拡散領域をきめ細かに調整することもできるし、拡散パイプ５の本数も１本や２本に限らず、３本以上の拡散パイプ５を所定形態で配置する構成とすることもできる。

また、上記各実施形態においては、熱交換器３を筐体２内に略垂直状態で配置したが、例えば熱交換器３を図４の二点鎖線で示すように、所定角度傾斜させることにより湯水の熱交換器３のフィン３ａへの接触時間を長くして、蒸気の発生効率をより高めるように構成することもできる。さらに、上記各実施形態における、蒸気発生装置１の全体構成、筐体２内における熱交換器３や送風ファン９の配置形態等も一例であって、筐体２が設置される浴室１２の部位等に応じて最適な形態を使用する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。

本発明は、浴室の天井部分に設置される蒸気発生装置に限らず、例えば浴室の壁パネルやカウンターあるいはバスタブエプロン内側に設置される蒸気発生装置にも適用できる。

本発明に係わる蒸気発生装置の一実施形態を示す基本構成図 同具体的構造を示す縦断面図 同熱交換器と拡散パイプの配置関係を示す正面図 同その概略側面図 同湯水の拡散状態の説明図 本発明に係わる蒸気発生装置の第２の実施形態を示す図３と同様の正面図 同その概略側面図 本発明に係わる蒸気発生装置の第３の実施形態を示す図３と同様の正面図 同その概略側面図

符号の説明

１・・・蒸気発生装置、２・・・筐体、３・・・熱交換器、３ａ・・・フィン、３ｂ・・・支持板、３ｃ・・・温水供給管、５、５ａ、５ｂ・・・拡散パイプ、６・・・バッファタンク、７・・・循環ポンプ、９・・・送風ファン、１０・・・換気ファン、１２・・・浴室、１２ａ・・・天井パネル、１３・・・制御基板、１８・・・噴出孔、１９ａ、１９ｂ・・・電磁弁、２０・・・排水配管、２２・・・給水配管、３５・・・モータ、３６・・・上下移動機構、３７・・・レール、α・・・角度。

Claims (4)

1. 筐体内に配置された熱交換器と、該熱交換器の近傍の筐体内に配置され加熱手段で加熱された状態の熱交換器に湯水を拡散することにより蒸気を発生させる拡散パイプと、該拡散パイプから前記熱交換器への湯水の拡散領域を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする蒸気発生装置。
2. 前記制御手段は、前記拡散領域を予め設定した少なくとも二つの領域の間で変化させることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
3. 前記制御手段は、複数本配置した前記拡散パイプへの通水制御によって前記拡散領域を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気発生装置。
4. 前記制御手段は、前記拡散パイプの熱交換器に対する角度制御及び又は位置制御によって前記拡散領域を変化させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸気発生装置。

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