JP2548166B2 - 蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭の浴室やシャワールーム等をウェット
サウナとして利用するのに適したガス、石油、電気等を
熱エネルギーにする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図に示すよう
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61と水加熱管62を気水分離筒63で接続した蒸気発生
器に、カセット式の水タンク槽64から水加熱管62へ循環
管65を経て水が自然落差により供給される。図中66は水
加熱管62と蒸気加熱管61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図に示すように、ボイラ燃焼室67の周囲
に多数設けられた水管68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69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70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66により水加熱管
62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63で気液混合が分離され、蒸気
のみが蒸気加熱管61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64または給水路中に設けられた弁部（図示しない）を
開き水を補強する時に、蒸気発生器の有する蒸気圧がタ
ンク槽64に加わるため、タンク槽64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
64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
00c.c.となりタンク槽64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
/cm²）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。

又、加熱用バーナなどの発熱量によって蒸気発生器か
ら発生する蒸気の噴出量によって、加熱時間が長いと浴
室等の室内温度が上昇し過ぎるため使用時間を制限する
か、制御器等にタイマを設けるなどの使い勝手が不便で
あった。

本発明は、このような上記問題点を解決するもので、
コンパクトで、且つ、スケール付着防止処理を容易にす
るとともに給排水時間の短縮でスチームサウナ等に於け
る準備時間の短縮化を図り、且つ、浴室温度を任意に制
御出来る使い勝手のよい家庭用のスチームサウナに適し
た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を接続し、前記
蒸気発生器への給水用の給水ポンプを途中に有する給水
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、前記蒸気発生
器を加熱する加熱源と、前記加熱源に熱源を供給する比
例制御器を設け、前記給水ポンプを給水開始時には大流
量、蒸気発生時には前記比例制御器の熱量供給量と比例
する給水流量に制御し、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と、蒸気を導入する
浴室内等に室温度を感知する温度センサを有し、このセ
ンサの信号を比例制御器に送り、室温度を制御する室コ
ントローラを備えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、水道直結され給水弁と
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が供給出来るように駆
動し、そして蒸気発生器を加熱する加熱源を運転し、蒸
気発生器から蒸気を発生させる。また蒸気発生に伴い給
水ポンプを少流量が供給できるように駆動し、蒸気発生
時には蒸気発生器へ水の補給を行なうとともに、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、加熱源の熱量供給量を制御する比例制御器と給水
ポンプの給水量を比例制御出来るように制御器を設ける
ことにより、蒸気発生に伴って減水する水の蒸発量に対
応して水を補給することが出来る。

また、室コントローラの温度設定器で任意に室温度を
制御することができるので快適なウェットサウナとして
活用出来る。

又、運転停止信号により、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と燃料を供給する比例制御弁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、比例制
御弁13及び排水弁19に接続され、且つ、浴室等21に前記
蒸気出口17にスチーム配管22を介して蒸気吐出口23を接
続して設ける。

浴室温度を感知するように温度センサ25を設けた浴室
コントローラ24により燃料供給量と給水流量を比例制御
するように前記給水ポンプ10および比例制御弁13を制御
して浴室温度を任意に制御する機能を有する制御器15を
設けてサウナ用の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35により先ず、給水タンク
水位判定回路26により給水タンクの水位判定36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27を動作させ給水弁３を『開』37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』38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36により）再
度、給水弁『開』37と給水弁『閉』38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29により、蒸気発生器水位判定39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28が動作し、給水ポンプ『ON』＜大流量＞40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』41で給水ポンプ10を停止する。と同時に比例制御弁
駆動回路30により比例制御弁13を比例制御弁『ON』42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43
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44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に接続されたスチーム配管22を家庭用
の浴室等21やシャワールームやサウナ室等に蒸気吐出口
23を接続して導き、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29により
蒸気発生器水位判定45で検知すると給水ポンプ駆動回路
28が動作して給水ポンプ『ON』＜少流量＞46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』47
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。

ここで、連続して蒸気発生48することによって浴室内
の室温が上昇し過ぎないように浴室等21に設けられた浴
室コントローラー24の浴室温度設定器32の例えば調整ボ
リューム等を操作して設定された温度（希望のサウナ入
浴温度）となるように浴室温度制御49と設定温度判定50
により、浴室温度を感知する温度サンサ25の信号と浴室
温度設定器32の信号を比較器33で比較演算して、比例制
御回路31で演算処理された出力で比例制御弁駆動回路30
を動作させ、比例制御弁13を動作させ加熱バーナ14の燃
焼量を制御して浴室温度を安定に制御する。

このように加熱バーナ14の加熱による蒸気発生量を制
御することにより、浴室内で浴室温度設定器32を温度可
変51することで浴室温度を任意の設定温度に制御するこ
とが可能となる。又、比例制御回路31の信号により蒸気
発生器水位判定52で上限水位W_Hと下限水位W_Lを水位セン
サ11と12で検知して、給水ポンプ10を給水ポンプ制御53
と給水流量制御54により、燃料供給量に比例した給水流
量を加圧給水して、加熱による蒸気発生量に比例した給
水をすることにより、連続した蒸気発生を得ることが出
来る。前述のように給水ポンプ10は、給水開始時には大
流量で加圧給水し、蒸気発生時には燃料供給量に比例し
た給水流量で加圧給水するように、制御器15内の比例制
御回路31と比例制御弁駆動回路30と給水ポンプ駆動回路
28と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28によって、例えば電圧制御やPW
M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P_O及び最大蒸発水量Q_Oより過大にならないように
設定すれば補給水による被加熱部の湯が補給水と混合さ
れ難く、水補給時における蒸気発生量の低減量を少なく
出来る有効な制御方法である。このことによって、蒸気
発生時には給水ポンプ10を燃料供給量に比例した給水流
量で制御するとともに、給水開始時には大流量で制御す
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、
蒸気発生までの立ち上り時間をスピーディにすることが
出来る。又、能力調整によって浴室内の室温上昇を制御
することが出来るので快適なウエットサウナ入浴が出来
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ヤやこのタ
イマ設定時間内に入浴を終了して蒸気発生中に運転スイ
ッチを『切』にすると、運転停止指令55により運転停止
信号が制御器15に出されると、比例制御弁13が比例制御
弁『OFF』56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34が動作して排水弁『ON』57
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34に内蔵さ
れた排水タイマ設定時間58になると、排水弁『OFF』59
で閉弁され運転が停止60する。次に再入浴する場合は、
再度運転スイッチを『入』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
て蒸気発生をスピィ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内の底部に沈殿することを避け、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殿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
より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、100〜300c.c./分
程度（6000〜18000c.c./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
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に内蔵するか給水路９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300c.c/分×15分＝4,500c.c.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〜
13,000k cal/hあれば良いので、約500〜1000c.c.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号程度は（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＝1500k cal/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。

上記実施例は加熱源としてガスを燃料とするバーナを
使用したが、石油、電気等を熱源としてもよい。

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を接続し、前記蒸気発生器への
給水用の給水ポンプを途中に有する給水路と、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、前記蒸気発生器を加熱する加
熱源と、前記加熱源に熱源を供給する比例制御器を設
け、前記給水ポンプを給水開始時には大流量、蒸気発生
時には前記比例制御器の熱量供給量と比例する給水流量
に制御し、且つ、運転停止時には前記排水弁を動作させ
る制御器と、浴室内等に室温度を感知する温度センサを
有する室コントローラを備えたことにより次のような効
果を有する。

蒸気発生器への給水を給水ポンプで加圧給水出来る
ので、開放型給水タンクが使用出来、構成が簡単にな
り、且つ、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。

家庭用の少人数用サウナに活用する場合に、小型コ
ンパクトな蒸気発生装置である。

蒸気発生時にも水補給が可能となるので、安定した
蒸気を噴出させることが出来るので、家庭用の浴室やシ
ャワールーム等をウェットサウナ室として活用できるの
に非常に適した蒸気発生装置である。

浴室温度制御機能を有するので浴室等の室温上昇が
使用時間によって、上昇し過ぎることがなく、希望のサ
ウナ入浴温度を任意に設定出来るので快適なウェットサ
ウナが入浴出来る。

比例制御により、加熱源の熱源供給量の制御と給水
流量の制御が連動して出来るので、蒸気発生量のコント
ロールが任意に出来るので、浴室等の部屋の広さや部屋
の断熱性によっての浴室温度上昇を制限出来、且つ、浴
室温度を任意の温度に設定出来るので、仮にスチーム配
管を２箇所配管し、浴室コントローラを２箇所設けて切
り換えて使用することによって、１階と２階の浴室（サ
ウナ室）で部屋の広さが異なっても、１台の器具で有効
利用することも可能となる。

家庭用の蒸気発生装置等として、運転の都度給排水
を短時間に繰り返すので、水道水に含まれるCaやMg等の
スケール分が濃縮されない状態で排水され、蒸気発生器
内の内壁にスケール付着を軽減できる。

排水時には開放型給水タンクの水と混合されて濃度
が低下されて排水されるので、排水路や排水管へのスケ
ール付着を軽減できる。

スケール付着を防止することが出来るので、蒸気発
生器の熱交換効率の低下もなく、蒸気発生効率を十分に
発揮することが出来る。

開放型給水タンクの水も排水するが、運転開始によ
る給水開始時には給水ポンプを大流量で加圧給水するの
で、蒸気発生までの立上り時間をスピーディに出来、サ
ウナ等における入浴準備時間が短時間となり使い勝手の
よい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、13……比例制
御弁（比例制御器）、14……加熱バーナ（加熱源）、15
……制御器、18……排水路、19……排水弁、21……浴
室、24……室コントローラ、25……温度センサ。

フロントページの続き (72)発明者 喜多 成弘 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 黒田 演庸 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−144303（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−106702（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−135114（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−160537（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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
   蒸気発生器を接続し、前記蒸気発生器への給水用の給水
   ポンプを途中に有する給水路と、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、前記蒸気発生器を加熱する加熱源と、前記
   加熱源に熱源を供給する比例制御器を設け、前記給水ポ
   ンプを給水開始時には大流量、蒸気発生時には前記比例
   制御器の熱量供給量と比例する給水流量に制御し、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
   る制御器と、蒸気を導入する浴室内等に室温度を感知す
   る温度センサを有し、このセンサの信号を比例制御器に
   送り、室温度を制御する室コントローラを備えてなる蒸
   気発生装置。