JP2548159B2

JP2548159B2 - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JP2548159B2
Application number: JP62003515A
Authority: JP
Inventors: 義幸足立; 豊上村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPS63172805A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、家庭の浴室等をスチームサウナとして利用
するのに適した蒸気発生装置に関するものである。

従来の技術従来、この種の蒸気発生装置は、第４図に開示されて
いるように、蒸気発生器への水タンクからの水の供給
は、蒸気加熱管50と水加熱管51を気水分離筒52で接続し
た蒸気発生器に、カセット式の水タンク槽53から水加熱
管51へ循環管54を経て水が自然落差により供給される。
図中55は水加熱管51と蒸気加熱管50を加熱するバーナで
ある。

又、水の使用量が少ないので蒸気発生器内のスケール
付着を防止するための排水も行なわれないのが一般的で
あった。従って、排水弁は特に設けられていない。さら
に、家庭用より大きな貯水量を有する業務用の蒸気発生
装置では、第５図に開示されているように、ボイラ燃焼
室56の周囲に多数設けられた水管57を加熱して蒸気を発
生させるものが一般的であり、その蒸気圧力が高く、蒸
気圧力より高い給水圧力で給水するため高圧ポンプ58に
より給水し、スケール付着防止については定期的にボイ
ラ管理者等がドレン排水コック59を開弁して行なってい
た。

発明が解決しようとする問題点このような従来の構成では、バーナ55により水加熱管
51を加熱すると、水が沸騰して気液混合の蒸気が発生す
る。そして、気水分離筒52で気液混合が分離され、蒸気
のみが蒸気加熱管50でさらに加熱される。このようにし
て、蒸気発生器内の水が蒸発により減少すると、タンク
槽53または給水路中に設けられた弁部（図示しない）を
開き水を補給する時に、蒸気発生器の有する蒸気圧がタ
ンク槽53に加わるため、タンク槽53は大気とは遮断され
た密閉型でなければならなかった。また、蒸気を顔面に
あてて毛孔を開かせ、汚物を取り出す美顔器のようなス
チーム発生器では、使用する水量が少ないのでタンク槽
53も小型でよいが、本発明のように家庭用等の少人数の
使用するサウナに使用する場合は水量も一人一回で約45
00ccとなりタンク槽53の容量が大となり装置全体が大き
くなり、さらに入浴ごとに毎回補給せねばならない問題
点がある。また水タンクを自動給水方式の開放型タンク
にすると、蒸気発生器の蒸気圧が循環管を通じて水タン
クに加わるので、水タンクの水位を蒸気圧（約0.2kgf/c
m²）相当高くせねばならず、水タンクと蒸気発生器部を
同一のブロックでコンパクトに収容できない問題点があ
った。

さらに家庭用のスチームサウナに用いる蒸気発生装置
としては次の問題点がある。家庭用の蒸気発生装置と
して、メンテ不要にするためスケール付着を防止するた
めの自動排水機構等の掃除を必要としない機構が付加さ
れたものが無い。サウナ入浴後、CaやMg等が濃縮され
た蒸気発生器内の水を排水するのが好ましいが、再入浴
時に給水時間がかかり、入浴準備時間が長い。排水が
スムーズでなく時間がかかると、入浴停止から次の再入
浴時までの時間が短かい場合、再給水時間に排水時間も
付加されて更に入浴準備時間が長くなる。

本発明は、このような上記問題点を解決するもので、
蒸気発生器への給水を水道直結した開放型給水タンクよ
り給水ポンプを介して給水路より加圧給水による自動補
給する方式とし、スケール付着防止処理を容易にすると
ともに給水所要時間を短縮し、安定した蒸気発生を連続
的に噴出させることにより、コンパクトで、且つ、使い
勝手のよい家庭用のスチームサウナに活用出来る蒸気発
生装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するため、水を沸騰させ
て蒸気を発生させる蒸気発生器と、水道直結され一定水
位に制御するように給水弁を設けた開放型給水タンク
と、この開放型給水タンクと前記蒸気発生器の間に接続
し、途中に前記蒸気発生器への給水用の給水ポンプを有
する給水路と、前記開放型給水タンクの底面と前記給水
ポンプの下流の給水路の途中に接続する排水路と、その
排水路の途中に排水弁を有する排水管とを接続し、前記
給水ポンプを運転開始時の前記蒸気発生器への給水開始
時には大流量で加圧給水し、蒸気発生中には少流量で加
圧給水するように、前記給水ポンプの給水流量を制御
し、且つ、運転停止の度毎に前記排水弁を開成して前記
蒸気発生器内の沸騰水と開放型給水タンクの水を排水動
作させる制御器を備えて蒸気発生装置を構成する。

作用本発明は上記した構成により、水道直結された給水弁
と制御器により一定水位に制御される開放型給水タンク
に貯蔵された水を運転指示信号により、蒸気発生器への
給水開始時には給水ポンプを大流量で駆動して給水し、
かつ蒸気発生器を加熱するバーナを運転し、蒸気発生器
から蒸気を発生させる。また、蒸気発生時には蒸気発生
器へ水の補給を連続的に行なうとともに、給水ポンプで
加圧給水するので蒸気発生器内の蒸気圧が開放型給水タ
ンクに加わることなく、給水タンクと蒸気発生器の水位
が略同一であってもよく、コンパクトに収容できるもの
である。

又、運転停止信号により、燃料弁を閉弁するとともに
排水弁を開弁して蒸気発生器内の水（湯）と開放型給水
タンクに貯蔵された水を一気に排水し、サウナ入浴の都
度に給排水を短時間に行ない蒸気発生器内にスケール付
着を防止するとともに、入浴準備時間を短時間にするこ
とが出来るものである。

実施例以下本発明の一実施例について、第１図の構成概略図
に従って説明する。１は蒸気発生器、２は上部を開放し
た開放型給水タンクで水道管４に給水弁３を直結し給水
管５を前記開放型給水タンク２の上部に臨ませている。

前記開放型給水タンク２の内部に満水を検知する上部
水位センサ６と減水を検知する下部水位センサ７を設
け、前記給水弁３を開閉制御して一定水位以上を確保す
るように制御している。尚、前記上部水位センサ６より
やや上方に溢水管８を設けてオーバーフローさせてい
る。

前記開放型給水タンク２の底面と前記蒸気発生器１の
底面とを給水路９および途中に給水用の給水ポンプ10を
設けて接続する。

前記蒸気発生器１の内部に給水される水の上限を検知
する上限水位センサ11と下限を検知する下限水位センサ
12を前記蒸気発生器１の側壁に設けている。又、蒸気発
生室16を有し、且つ、上部にサウナ室（浴室でもよい）
に連通接続される蒸気出口17が設けられ蒸気発生器１を
構成する。前記開放型給水タンク２の底面と前記給水ポ
ンプ10の下流の給水路９の途中に排水路18及び18′を接
続して設け、その下流に排水弁19を前記溢水管８と合流
接続した排水管20を設ける。前記蒸気発生器１を加熱す
るバーナ14と燃料を供給する燃料弁13を下部に設け、水
位センサ６、７、11、12と給水弁３、給水ポンプ10、燃
料弁13及び排水弁19に接続された制御器15を設けて蒸気
発生装置を構成する。

次に動作説明を第２図〜第３図に基づき説明する。

前記制御器15に設けられた運転スイッチ（図示せず）
を『入』にすると、運転指令27により先ず、給水タンク
水位判定回路21により給水タンクの水位判定28を下部水
位センサ７と上部水位センサ６で検知し、給水弁駆動回
路22を動作させ給水弁３を『開』29にし、水道水を給水
開始する。給水により満水水位W_OHを上部水位センサ６
で検知すると給水弁３を『閉』30にし、減水水位W_OLを
下部水位センサ７で検知すると、（水位判定24により）
再度、給水弁『開』29と給水弁『閉』30のシーケンスを
繰り返し、前記開放型給水タンク２の水位を一定水位以
上を確保するように制御される。

又、前記開放型給水タンク２への給水と同時に蒸気発
生器水位判定回路24により、蒸気発生器水位判定31で蒸
気発生器１内の上限水位W_Hに到達するまでは給水ポンプ
駆動回路23が動作し、給水ポンプ『ON』〈大流量〉32で
給水タンク２に貯蔵された水を加圧供給する。上限水位
センサ11が上限水位W_Hを検知すると、給水ポンプ『OF
F』33で給水ポンプ10を停止する。と同時に燃料弁駆動
回路25により燃料弁13を燃料弁『ON』34で開弁し燃料に
点火させ加熱バーナ14の着火を着火検出35で確認し燃焼
を継続させ、前記蒸気発生器１の下部に貯水された水を
前記加熱バーナ14で加熱することにより、水が沸騰する
と蒸気発生36が蒸気発生室16で生じ、充満した蒸気が蒸
気出口17に供給される。この蒸気出口17に接続された配
管を家庭用の浴室やシャワールームやサウナ室等に導
き、室内に臨ませると送られてきた蒸気の持つ熱により
室内温度が上昇するとともに蒸気による高湿度のウェッ
トサウナとして活用できる。加熱バーナ14により加熱さ
れ蒸気発生することにより、蒸気発生器１内の水が減少
してくると、下限水位W_Lを下限水位センサ12が蒸気発生
器水位判定回路24により蒸気発生器水位判定37で検知す
ると給水ポンプ駆動回路23が動作して、給水ポンプ『O
N』〈少流量〉38で給水ポンプ10を蒸気圧に打ち勝つ圧
力で加圧給水し、上限水位W_Hを上限水位センサ11で検知
すると、給水ポンプ『OFF』39で給水ポンプ10を停止す
る。このように蒸気発生時には給水ポンプ10を少流量で
加圧給水することにより、連続的に蒸気発生を継続する
ことが出来る。

前述のように給水ポンプ10は、運転開始時の前記蒸気
発生器１への給水開始時には大流量で加圧給水し、蒸気
発生中には少流量で加圧給水するように、制御器15内の
給水ポンプ駆動回路23が動作するように構成されてい
る。

前記給水ポンプ10は、前述の下限水位W_Lから上限水位
W_Hに回復させる加圧給水機能を有するため、前記加熱バ
ーナ14の最大加熱時において蒸発する単位時間当たりの
最大蒸発水量Ｑ_Oよりも、大きな給水量Ｑを、そして前
記蒸気発生器１の被加熱部（水）に作用する蒸気圧力P_O
よりも大きな給水圧力Ｐで加圧給水出来る能力を持って
いる。

但し、給水圧力Ｐ及び給水量Ｑの能力は、蒸気圧力P_O
及び最大蒸発水量Ｑ_Oより余り大き過ぎると、下限水位W
_Lから上限水位W_Hへの回復時間が短時間過ぎて、被加熱
部の沸騰している湯が低温の補給水と混合し、急激に湯
温が低下するため、この温度を沸騰温度まで上昇加熱さ
せる時間を要し、この間蒸気の発生が著しく低下するの
で好ましくない。このため、給水ポンプ10の能力を考慮
して給水ポンプ駆動回路23によって、例えば電圧制御や
PWM制御及びVVVFインバータ制御等の方法によって、能
力可変制御することにより、給水圧力Ｐ及び給水量Ｑが
蒸気圧力Poおよび最大蒸発水量Qoより過大にならないよ
うに給水ポンプの給水量を少流量で加圧給水するように
設定すれば、補給水による被加熱部の沸騰水が補給水に
より過度の混合されることがなく、沸騰水を急激な温度
低下をさせることなく、その水補給時における蒸気発生
量の低減量を少なくし、安定した蒸気発生を連続的に噴
出させることが出来る有効な制御方法である。このこと
によって、蒸気発生中には給水ポンプ10を少流量で加圧
給水制御するとともに、運転開始時の給水開始時には大
流量で加圧給水制御することが出来るので、運転スイッ
チを『入』にしてから蒸気発生器１内に給水する時間を
短縮することが出来、蒸気発生までの立上り時間をスピ
ーディにすることが出来る。

このように前記加熱バーナ14の燃焼により連続して蒸
気を発生させることが出来るが、給水される水道水に含
まれるCaやMgは一部は蒸気に含有され噴出されるが、そ
の大部分は前記蒸気発生器１内に残留し長時間の使用に
おいては、前記蒸気発生器１内に残留された湯（水）
は、そのままの状態であると運転の都度、CaやMgが漸次
濃縮され極めて濃度の高い硬水となり、前記蒸気発生器
１の蒸気発生室16や蒸気出口17や貯水される蒸気発生器
１の内壁にスケールとして付着し、加熱バーナ14の燃焼
熱を十分熱交換出来なくなり、蒸気発生量が次第に低下
したり、蒸気配管がスケール付着により目詰りを生ずる
等、蒸気発生装置としての機能を発揮出来なくなること
がある。そこでこの問題を除去するため、出来るだけ短
時間の水の濃縮状態で水を排水するように、サウナの一
般的な入浴時間である約10〜15分程度の時間を考慮し
て、予め前記制御器15で設定された内蔵タイマやこのタ
イマ設定時間内に入浴を終了して蒸気発生40中に運転ス
イッチを『切』にすると、運転停止指令41により運転停
止信号が制御器15に出されると、燃料弁13が燃料弁『OF
F』42で閉弁され加熱バーナ14の燃焼が停止するととも
に、排水弁駆動回路26が動作して排水弁『ON』43で排水
弁19が開弁し、蒸気発生器１内の湯（水）と開放型給水
タンクに貯蔵された水を一気に排水路18′を通して排水
管20に排出される。前記排水弁駆動回路26に内蔵された
排水タイマが設定時間44になると、排水弁『OFF』45で
閉弁され運転が停止46する。次に再入浴する場合は、再
度運転スイッチを『入』にすることにより、最初のシー
ケンスから開始し、給水ポンプ10を大流量で加圧給水し
て蒸気発生をスピーディに行なうことが出来る。このよ
うにサウナ入浴の都度に給排水を短時間に行ない、給水
に含有されるCaやMg等が加熱濃縮されて前記蒸気発生器
１内の底部に沈澱することを避け、又、浮遊して前記蒸
気発生器１の内壁にスケール付着することを防止すると
ともに、入浴準備時間を短時間にすることが出来る。

又、排水時の排水は前述のようにCaやMg等を多量に含
んだスケール分が沈澱付着しやすい水質のため、できる
だけ前記排水路18′及び前記排水管20へのスケール付着
による目詰りを防止する目的で前記開放型給水タンク２
内の水と混合し濃度を低下させて排水することが望まし
く、このため前記排水路18′より排水される水と前記蒸
気発生器１内の湯を前記給水路９を通して混合後排水さ
れるように前記排水路18′と前記排水弁19及び前記排水
管20を構成してある。そして、水質濃度を低下させると
同時に、沸騰状態の前記蒸気発生器１内の湯（高温水）
を直接排水することによる危険を防止し、前記開放型給
水タンク２内の水と混合排水することによって、排水の
温度を低下させることも出来、前記排水弁19の耐熱温度
も低下させることが出来る。又、装置内の水は全て排水
されるので冬期などの気温低下時の凍結防止装置も不要
となる。

一般に家庭用の浴室やシャワールームやサウナ室内に
蒸気を噴出させ、ウェットサウナとして使用する場合
は、浴室等の広さ（約3.3m²）から考えると、単位時間
当たりの水の蒸気としての蒸発量は、100〜300cc/分程
度（6000〜18000cc/h）である。又、蒸気圧力も蒸気発
生時の安全性を考慮して蒸気発生器１から浴室等の蒸気
噴出口に至る蒸気配管経路には閉止弁を設けないので、
0.2〜0.5Kgf/cm²程度なので給水ポンプ10の選定は小型
のものでよい。

但し、蒸気発生中は蒸気発生器１の蒸気圧力が常に給
水ポンプ10を経て開放型給水タンク２に加わるので、給
水ポンプ10が停止している時の逆圧力耐性によっては、
逆止弁等を給水ポンプ10に内蔵するか排水路18′の途中
に設け、蒸気圧力が開放型給水タンクに直接加わること
を防止することが望ましい。又、給水タンク２内の満水
と減水を検知する上部水位センサ６及び下部水位センサ
７で一定水位以上を確保しており給水ポンプ10で加圧給
水するので、蒸気発生器１の上限水位W_Hと略同一レベル
までコンパクトに収容することが出来る。

一般的にウェットサウナの入浴時間は、通常の使用状
態で一回当たり約10〜15分程度であり、冬期には最大30
0cc/分×15分＝4.500ccの水を蒸気発生器１から蒸発さ
せるだけで良いので、蒸気発生器１の被加熱部の貯水量
は、加熱バーナ14の燃焼熱量が10,000〜13,000kcal/hあ
れば良いので、約500〜1000cc程度の容量で良く蒸気発
生器１も小型で良い。

本発明のような蒸気発生装置として、ガスを熱源とす
る場合は一般的なガス給湯機の６〜９号程度（１号は通
常１リットル／分を25℃上昇させる能力＝25℃×１リッ
トル／分×60分＝1500kcal/h）の器具と同程度に小型化
が図れる利点があり、又、入浴者も複数となると更に給
水量が増えるので本発明のように自動給水することによ
り従来の実公昭51−40933号公報や美顔器等のようなカ
セット式タンクが空になった都度人手で補水する不便を
解消できるものである。本実施例では、運転停止時に排
水弁駆動回路26で排水弁19を開弁した後、排水タイマ設
定時間44になると排水弁19を閉弁する方法にしている
が、排水弁駆動回路26を運転時には排水弁19を閉弁し停
止時には排水弁19を開弁動作させる単純動作にする方法
でもよい。

発明の効果以上のように本発明は、水を沸騰させて蒸気を発生さ
せる蒸気発生器と、水道直結され一定水位に制御するよ
うに給水弁を設けた開放型給水タンクと、この開放型給
水タンクと前記蒸気発生器の間に接続し、途中に前記蒸
気発生器への給水用の給水ポンプを有する給水路と、前
記開放型給水タンクの底面と前記給水ポンプの下流の給
水路の途中に接続する排水路と、その排水路の途中に排
水弁を有する排水管とを接続し、前記給水ポンプを運転
開始時の前記蒸気発生器への給水開始時には大流量で加
圧給水し、蒸気発生中には少流量で加圧給水するよう
に、前記給水ポンプの給水流量を制御し、且つ、運転停
止の度毎に前記排水弁を開成して前記蒸気発生器内の沸
騰水と開放型給水タンクの水を排水動作させる制御器を
備えて構成することにより次のような効果を有する。

（１）蒸気発生器への給水を給水ポンプで加圧出来るの
で、開放型給水タンクが使用出来るとともに、運転開始
時の給水開始時には給水量を大流量で加圧供給するの
で、給水所要時間を短縮することが出来、蒸気発生まで
の立ち上がり時間をスピーディにすることが出来る。
又、蒸気発生中の少流量での加圧給水も同一の給水ポン
プを使用出来る。かつ、蒸気発生器と開放型給水タンク
を近接配置出来るので小型化コンパクトになる。

（２）蒸気発生器への給水を水道直結した開放型給水タ
ンクより給水ポンプを介して給水路より加圧給水する自
動補給方式で構成しているので、蒸気発生中にも給水が
自動補給出来るとともに、給水ポンプでの給水量を少流
量で加圧給水することにより、沸騰水と補給水が過度に
混合されることがないので沸騰水を急激な温度低下をさ
せることなく、水補給時における蒸気発生量の低減量を
少なくし、安定した蒸気発生を連続的に噴出させること
が出来るので、家庭の浴室やシャワールーム等をウェッ
トサウナ室として活用できる家庭用のスチームサウナに
最適な蒸気発生装置である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例を示す蒸気発生装置の構成概
略図、第２図は同制御器の構成概略図、第３図は同制御
器の動作フローチャート、第４図第５図は従来例の構
成概略図である。１……蒸気発生器、２……開放型給水タンク、３……給
水弁、９……給水路、10……給水ポンプ、15……制御
器、18……排水路、19……排水弁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水を沸騰させて蒸気を発生する蒸気発生器
と、水道直結され一定水位に制御するように給水弁を設
けた開放型給水タンクと、この開放型給水タンクと前記
蒸気発生器の間に接続し、途中に前記蒸気発生器への給
水用の給水ポンプを有する給水路と、前記開放型給水タ
ンクの底面と前記給水ポンプの下流の給水路の途中に接
続する排水路と、その排水路の途中に排水弁を有する排
水管とを接続し、前記給水ポンプを運転開始時の前記蒸
気発生器への給水開始時には大流量で加圧給水し、蒸気
発生中には少流量で加圧給水するように、前記給水ポン
プの給水流量を制御し、且つ、運転停止の度毎に前記排
水弁を開成して前記蒸気発生器内の沸騰水と開放型給水
タンクの水を排水動作させる制御器を備えた蒸気発生装
置。