JP3332717B2

JP3332717B2 - 蒸気発生器

Info

Publication number: JP3332717B2
Application number: JP10428196A
Authority: JP
Inventors: 和文牛嶋; 一郎稲見; 聡小迎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09269101A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水を加熱し水蒸気
を発生する蒸気発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２８は、従来の蒸気洗浄器の概略構成
図である。水タンク８０には水が蓄えられ、水は軟水器
８１にて不純物が取り除かれた後に、ポンプ８２の吸引
力により蒸気発生器８４へ送られる。蒸気発生器８４の
手前には、水の逆流を防ぐ逆止弁８３が設けられる。蒸
気発生器８４にて発生した水蒸気は、電磁弁８５を介し
てハンドピース８６から噴射される。また、急激な水蒸
気の噴出を防止するために、圧力スイッチ８７を介して
安全弁８８から水蒸気が抜ける構成となっている。

【０００３】図２９は、蒸気発生器８４の構成図であ
る。気水胴９０の下方には水が供給される給水管９１
が、上方にはハンドピース８６に至る水蒸気の送出管９
２が接続される。また、気水胴９０内部の水位を検知す
るための電極９３が上部より挿入される。気水胴９０の
上方と下方との間には、蛇行する細径の水管９４が接続
され、水管９４には電気ヒータ９５が密着して設けられ
る。気水胴９０内に供給された水は水管９４内で熱せら
れて水蒸気となり、水管９４中を上昇していく間に更に
高温に加熱され、送出管９２を通して気水胴９０外部へ
送られる。気水胴９０内の水が減少すると電極９３によ
り水位低下が検知され、ポンプ８２が作動し給水管９１
を通して水が補給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の蒸気発生器は上
記構成を有し、急激な負荷変動に対して余裕をもって高
温水を保持するための気水胴９０やその外側に配設され
る水管９４を備え、更に通常、気水胴９０を保温するた
めの断熱材を気水胴９０周囲に設けるため大きな形状と
なり、小型化が困難である。また、軟水器８１を用いて
も水に含まれる炭酸カルシウム等を完全には除去するこ
とが難しいため、水管９４内壁にスケール（炭酸カルシ
ウム結晶）が析出する。スケールが水管９４内壁に堆積
すると熱伝導を悪化させ、熱交換の効率が低下すること
になる。スケールの堆積が進行すると、水管９４が閉塞
してしまうことさえある。更に、熱伝導が悪化すると、
同一熱量を水に与えるときのヒータ温度が高くなり、電
気ヒータ９５の断線が発生し易くなる。

【０００５】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、小型でランニ
ングコストの安い蒸気発生器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段、及び、発明の実施の形
態】上記課題を解決するために成された蒸気発生器は、ａ）絶縁体から成る筒状部材、及び絶縁体又は導電体か
ら成る該容器の上下端面に設ける蓋部材から構成される
容器と、ｂ）前記筒状部材の外周壁に巻回したコイルと、ｃ）該コイルに交流電流を流すための給電手段と、ｄ）前記容器内部に収納した導電体である発熱体と、ｅ）前記容器内に水を供給するための給水管と、ｆ）前記容器内の水が前記発熱体に接触して発生した水
蒸気を該容器外部に運び出すための送出管と、を備える
ことを特徴としている。

【０００７】絶縁容器は垂直に立てられた状態に配置さ
れ、給水管は該容器の下方の例えば下蓋に、送出管は該
容器の上方の水に浸らない位置、例えば上蓋に接続され
る。給水管から適宜量の水を容器内に送り込み、コイル
に交流電流を流すと、発熱体にジュール熱が発生し、発
熱体に接触した水は熱せられる。発生した水蒸気は、容
器内の上部空間を上昇し、この間に発熱体に接触するこ
とにより更に高温に加熱され、送出管から容器外に取り
出される。

【０００８】上記構成の蒸気発生器では、前記発熱体の
芯部に中空部を形成し、前記容器上部から該中空部に水
位検知のための電極棒を挿入する構成とすることが好ま
しい。

【０００９】すなわち、発熱体に生じる熱は表皮効果に
より外周側に偏るため、その中心側での温度上昇は小さ
い。そこで、発熱体の中心部を予め空洞として、ここに
水位検知用の電極を配置すれば、この空洞に位置する水
は激しく沸騰しないため、水位変動が少なく正確な水位
検知が行なえる。

【００１０】更に、発熱体の中空部と導電体との境界
に、流体を通さない隔壁を設けるようにしても良い。こ
の隔壁がない場合には、水及び水蒸気は中空部と導電体
との境界を挟んで自由に移動するため、例えば、導電体
の空隙で発生した水蒸気が中空部側へ逃げ、充分に加熱
されないまま送出管に至ることもある。しかしながら、
隔壁を設ければ、導電体の空隙で発生した水蒸気は隔壁
に遮られて中空部側へ逃げず、確実に導電体の空隙の中
を通過しながら上昇する。このため、送出管において
は、充分に加熱された蒸気が得られる。また、中空部に
位置している水の温度は、導電体側に位置している水の
温度よりも低く保たれるため、水面の変動はより小さく
なり、水位検知の精度が向上する。

【００１１】この水位検知のための電極棒を１本だけ設
け、容器の底面に設けた導電性の下蓋を又は発熱体自体
を他方の電極とし、電極棒先端の電極部と他方の電極と
の間の導通を検知することにより水位検知を行なう構成
とすることができる。

【００１２】本発明に係る蒸気発生器においては、容器
の上蓋、下蓋の少なくとも一方を着脱可能に設け、給水
管又は送出管をその容器の円筒状部材側に配設する構成
とすると都合が良い。これによれば、給水管又は送出管
を取り外さなくとも、上蓋又は下蓋を取り外し、容器内
部の発熱体を容易に取り出すことができる。従って、発
熱体にスケールが付着した場合でも、発熱体の洗浄や交
換が簡単に行なえる。また、異常発生時の容器内部の点
検も迅速に行なえる。

【００１３】この場合、発熱体の取出しを容易にするに
は、発熱体において、着脱可能に設けられた蓋側部分を
突起形状とすると良い。また、発熱体を着脱可能に設け
られた蓋に固定し、その蓋を取り外す際に発熱体も同時
に容器から引き出されるようにしても良い。

【００１４】更には、本発明に係る蒸気発生器におい
て、発熱体の外周が容器の内周壁面から略均等の位置で
且つ発熱体が振動可能なように蓋部材によって緩やかに
固定される構成としても良い。発熱体を緩やかに固定す
るためには、例えば、発熱体の上下両端面の略中央にそ
れぞれ凹部を形成し、蓋部材にその凹部に緩やかに嵌合
する凸部を形成すれば良い。また、発熱体の略中央に上
下に貫通する中空孔を形成し、上下の蓋部材のいずれか
一方にその中空孔に緩やかに嵌挿する突起部を形成する
ようにしても良い。上下の蓋部材に発熱体の外周に緩や
かに嵌合する凹部を形成する構成とすることもできる。

【００１５】このような構成によれば、発熱体の外周と
容器の内周壁面との間の間隔がいずれも位置においても
ほぼ同程度に保たれ一方に片寄らない。このため、発熱
体の同周円上において誘導電流がほぼ均等に発生し、熱
の発生も均等となる。また、発熱体が緩く固定されてい
るため、磁歪による振動が妨げられず、スケールが付着
しにくくなる。

【００１６】更に、発熱体の振動を生じ易くするため
に、発熱体に接触して磁歪振動子を配置すると良い。加
熱のためにコイルに交流電流が流れると、磁歪振動子
は、交流電流の周波数に応じて細かく振動する。この振
動が発熱体に伝わり、発熱体自体も振動するため、スケ
ールの付着を防止することができる。

【００１７】また、本発明に係る蒸気発生器では、容器
内の所定位置に設けた排水口から水を排出しつつ加熱を
行なう構成とすることができる。この排水口は、通常の
使用時において容器内の最低水位線よりやや下に設ける
と良い。これによれば、温度が沸点近くにまで達した高
温の水が排水口から排出されることになる。この沸点付
近の水にはスケールの原因である炭酸カルシウムが多く
含まれるから、この構成によれば、スケールの付着が抑
えられる。

【００１８】連続的に蒸気を発生する必要のない場合に
は、容器内に水を溜め、蒸発により水が減少した後に容
器内の水を全て排水し、新たな水を容器内に供給する構
成としても良い。すなわち、容器内の水の炭酸カルシウ
ム濃度が高まったならば、その水を入れ替えるようにす
る。

【００１９】なお、容器から排水した水を一時的に蓄え
るための排水槽を備え、給水管を排水槽内を通過するよ
うに配設する構成とすれば、高温の水を、給水管路中に
流れる低温の水を温めるために利用することができ、エ
ネルギーの効率的な利用が行なえる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る蒸気発生器
によれば、誘導加熱による発熱体に水や水蒸気が直接接
触することにより加熱されるため、細い水管等が不要と
なり構造を簡単化でき小型化が実現できる。また、スケ
ールの付着による水管の目詰まりや電気ヒータの断線に
よる故障がなくなると共に、発熱体自体は安価なものが
使用できるため、ランニングコストの安い装置を提供で
きる。

【００２１】

【実施例】まず、本発明に係る蒸気発生器の実施例の基
本構成を図１〜図５を参照して説明する。図１はこの蒸
気発生器の外観及び内部を示す斜視図（一部断面図）、
図２はこの蒸気発生器の縦断面図、図３はこの蒸気発生
器における発熱体の形状の一例を示す斜視図、図４はこ
の発熱体の横断面図、図５はこの蒸気発生器を使用した
蒸気発生システムの構成例を示す図である。

【００２２】プラスチックやセラミック等の絶縁材料か
ら成る略円筒形状のケース１の周囲にはコイル２が巻回
され、ケース１の上面及び下面には真鍮等の金属又はセ
ラミック等から成る上蓋３、下蓋４が、それぞれシール
材を挟み込んでボルトナット等で固定される。上蓋３
は、その略中央に電極棒５を挿入する孔を有する電極保
持部６がネジ式で嵌め込まれる構造を有すると共に、蒸
気の送出管７が溶接又は嵌合にて接続される。一方、下
蓋４には、給水管８が溶接又は嵌合にて接続される。ケ
ース１内部には、金属導体であって且つ流体（液体又は
気体）が通過可能な適当な空隙を多数有し、その芯部が
上下方向に中空になっている円柱形状の発熱体９が収容
されている。電極棒５は、上蓋３の電極保持部６に支持
され、発熱体９の中空部に沿って挿入されている。この
電極棒５は３本から成り、最も奥まで（下側まで）挿入
される電極棒５ａはアース、中間の位置の電極棒５ｂは
低水位検知用、最も上側の位置の電極棒５ｃは高水位検
知用となっている。

【００２３】上記構成の蒸気発生器において、給水管８
に連結されたポンプ（図示せず）の作動は、３本の電極
棒５ａ、５ｂ、５ｃの導通状態に応じて制御される。す
なわち、電極棒５ａと電極棒５ｂとの間が非導通状態で
あるとポンプは作動され、給水管８を通してケース１内
に水が送り込まれる。電極棒５ｃの先端が水に浸る位置
までケース１内の水位が上昇すると、電極棒５ａと電極
棒５ｃとの間が導通する。このときポンプの運転は停止
され、水の供給は止まる。後述のように水の蒸発により
ケース１内の水位が下がると、電極棒５ｂの先端が空気
中に露出する。このため、電極棒５ａと電極棒５ｂとの
間は導通状態から非導通状態に移行し、ポンプは再び作
動される。このような制御の結果、ケース１内の水位は
ほぼ電極棒５ｂと電極棒５ｃとの間に維持される。

【００２４】コイル２に交流電流が流れると発熱体９を
上下方向に鎖交する磁束が生じ、この磁束によって発熱
体９中に渦電流が発生し、ジュール熱を生成する。この
熱により、ケース１中に溜められた水は直接加熱され
る。ケース１内の水面から立ち昇った水蒸気は、熱くな
っている発熱体９に接触することにより更に加熱され、
高温蒸気（いわゆる水滴を含まない乾いた蒸気）となっ
て送出管７を通して外部へ送られる。従って、送出管７
から充分に加熱された高温蒸気が得られる。

【００２５】発熱体９の材料としては、導電性を有し強
磁性のものが好適である。また、水の通路が高さ方向、
半径方向共に確保されるように内部に適当な空隙を有
し、円周方向には電流が流れる経路が確保されているこ
とが必要である。

【００２６】発熱体９としては、例えば図３のような、
金網１０を中心部を空洞として巻き取る構造を有すると
良い。円周方向に電流が通る経路を確実に確保するため
には、図４に示す如く、金網１０を巻く際に、１層に２
箇所（１箇所でも構わない）ハンダ等のろう付け材料１
１を挟み、後に隣接する金網１０を溶接すると良い。こ
れによれば、電流経路が確保されるのみならず、発熱体
９の構造が強固になり変形しにくくなる。このような発
熱体９は、製造が容易であるのみならず、金網の開口率
や巻取り密度を適当に選ぶことにより、通水の空隙の大
きさを容易に調整し、良好な熱交換を実現することがで
きる。

【００２７】上記構成の蒸気発生器を利用した図５の蒸
気発生システムにおいて、水道栓１８に連結される給水
管８には、給水側温度センサ１５、流量センサ１６、給
水弁１７が配置される。また、送出管７には送出側温度
センサ１９が配置される。給水側温度センサ１５、流量
センサ１６、送出側温度センサ１９の各検知信号は制御
部１４に入力され、また操作部１３から操作信号も入力
される。コイル２にはインバータ１２から電流が供給さ
れ、インバータ１２は制御部１４によって制御される。

【００２８】操作部１３において所望の蒸気発生量、蒸
気温度等が設定されると、制御部１４は、流量調節可能
な給水弁１７を開放してケース１内に水を満たすと共
に、インバータ１２を駆動してコイルに電流を供給し始
める。給水側温度センサ１５で水の温度を、流量センサ
１６で水の流量をモニタし、また、水位検知部２０にて
ケース１内の水位を、送出側温度センサ１９で蒸気の温
度をモニタし、所望の蒸気温度、蒸気発生量になるよう
にコイル２に供給する電流、及び給水量を調節する。な
お、給水側温度センサ１５とケースとの間の給水管８に
排水弁を備えた排水管を連結し、必要に応じてその排水
弁を開放することにより、ケース１内の水を完全に排出
できるように構成すると更に好ましい。

【００２９】次に、図２の基本構成を有する蒸気発生器
の変形例を説明する。図６〜図８は、発熱体９の中空部
と発熱部との境界に水や水蒸気の通過を阻止する隔壁２
１を設けた実施例である。

【００３０】図６は、中空部に沿って発熱体９の上端か
ら下端まで全面に筒状の隔壁２１を設けた例である。給
水管８からケース１内へ送り込まれた水は、発熱体９の
存在する外周部と電極棒５の存在する中心部とに分かれ
て流れる。隔壁２１に囲まれた中心部では、水が発熱体
９に直接接触しないので、水の温度は沸点に達するほど
高くはならない。このため、水面は泡立たず、ほぼ水平
に保たれる。この結果、電極棒５による水位検知が正確
に行なえる。また、発熱体９の空隙中で発生した水蒸気
は、隔壁２１に阻まれて中空部には拡散しない。すなわ
ち、水蒸気は、図６の破線の矢印のように発熱体９の空
隙中を通りつつ上昇する。従って、確実に高温蒸気が生
成されるという利点をも有する。

【００３１】図７は、中空部に沿って発熱体９の下端か
ら水面上の所定の高さまで筒状の隔壁２１を設けた例で
ある。すなわち、上述のような、正確な水位検知のため
の水面の安定のみを目的とする場合には、このような隔
壁２１の構造で充分な効果が得られる。

【００３２】図８は、図５の例と同様の隔壁２１を設け
ると共に、ケース１の側面上部にはコイル２を巻回しな
い構造とした例である。図５の実施例の場合、発熱体９
がコイル２によって加熱される際の温度分布は、高さ方
向ではほぼ均一になるが、半径方向では表皮効果のため
に外周側（ケース１の内壁に近い側）ほど温度が高くな
る。このため、隔壁２１を発熱体９の上端まで設けて
も、発熱体９の外周側を通過した水蒸気と隔壁２１に近
い内周側を通過した水蒸気とでは加熱状態が相違する。
そこで、図８のように、発熱体９上部に加熱されない部
分を設けることにより、水蒸気同士の熱交換や拡散混合
を促進し、送出管７から送り出される水蒸気の均一性を
高めることができる。

【００３３】次に、水位検知方法の相違する蒸気発生器
の実施例を図９〜図１１を参照して説明する。図９はこ
の蒸気発生器の縦断面図、図１０は水位検知部の構成
図、図１１はこの水位検知部の動作を説明するための波
形図である。

【００３４】ケース１内の水位は液体加熱と気体加熱の
それぞれに寄与する発熱体９の割合を決定するため、安
定した水蒸気を得るためには、水位変動を極力小さくす
ることが望ましい。このために、図２のように３本の電
極棒５ａ、５ｂ、５ｃを用いて水位調節を行なう方法に
おいては、電極棒５ａと電極棒５ｂの先端の高さ方向の
間隔を狭めることが必要となる。ところが、電極棒５
ａ、５ｂの先端の間隔を狭め過ぎると、沸騰により水面
が波打ったときに、電極棒５ａ、５ｂの先端が共に水面
から離れる状態と電極棒５ａ、５ｂの先端が共に水に浸
る状態とが交互に生じる。この結果、ポンプが頻繁にオ
ンオフして故障の原因になる。また、３本の電極棒５
ａ、５ｂ、５ｃを設置しその高さを調整することは面倒
でもある。

【００３５】図９の実施例では、電極棒５を１本のみ設
置してアース線は下蓋４に接続する。当然、この場合、
下蓋４は導電性材料のものが使用される。また、アース
線をケース１内に引き入れて発熱体９に接続する、或い
は、下蓋４と発熱体９との導通を良好にするような構成
とし、発熱体９自体をアースとするようにしても良い。
このように設置した１本の電極棒５の先端位置を挟んで
水位が変化するとき、その水面は図１１（ａ）に示すよ
うに細かく波打つ。このため、電極棒５とアース点との
間の導通状態は、図１１（ｂ）に示すように、導通（信
号レベル「１」）と非導通（信号レベル「０」）とが頻
繁に繰り返される。

【００３６】この導通検出結果は、水位検知部２０の端
子３１に入力される。この信号は、ゲート３３、ゲート
３４を介してそれぞれ単安定マルチバイブレータ３５の
正転入力端子Ａ及び反転入力端子Ｂに入力される。単安
定マルチバイブレータ３５は、時定数τを有するリトリ
ガブル型のマルチバイブレータである。従って、図１１
（ｃ）のようにフリップフロップ３７の正転出力が
「０」レベルであるときに端子３１にパルス信号（導通
検出結果）が入力されると、そのパルス信号はゲート３
３を通過して単安定マルチバイブレータ３５をトリガす
る。単安定マルチバイブレータ３５はリトリガブル型で
あるため、その反転出力は、一連のパルス信号の最初の
立ち上がりに同期して立ち下がり、その一連のパルス信
号の最後の立ち上がりから時定数τ遅延した時点で立ち
上がる（図１１（ｄ）参照）。

【００３７】端子３２には充分に高い周波数の周期的な
クロック信号が供給され、単安定マルチバイブレータ３
５の反転出力が「１」レベルのときのみ、このクロック
信号がゲート３６を通過してフリップフロップ３７のク
ロック端子ＣＬＫに与えられる（図１１（ｅ）参照）。
フリップフロップ３７では、クロック端子ＣＬＫに入力
された信号の立ち上がりに同期してデータ端子Ｄに供給
されている信号、すなわち導通検出結果を読み込むの
で、その正転出力は図１１（ｃ）のようにクロック端子
ＣＬＫに最初のパルス信号が入力された時点で立ち上が
る。フリップフロップ３７の正転出力が「１」レベルに
なった後は、導通検出結果のパルス信号は、ゲート３４
を介して単安定マルチバイブレータ３５の反転入力Ｂに
与えられる。この結果、導通検出結果が図１１（ｂ）の
ようにオンオフを繰り返しても、図１１（ｃ）のように
チャタリングの無い水位検知信号を得ることができる。

【００３８】このような水位検知信号に応じてポンプの
作動や給水弁の開閉を制御すれば、ケース１内の水位
は、電極棒５の高さにより設定される所定水位の近傍に
維持される。しかも、水面が波打っていても、短い間隔
で頻繁にポンプや給水弁がオンオフするのを防ぐことが
できる。

【００３９】次に、送出管７、給水管８の構成を変更し
た、蒸気発生器の他の実施例を説明する。図１２は、異
なる状態の水蒸気を得るための蒸気発生器の構成を示す
縦断面図である。この実施例では、上蓋３に第１、第２
の２本の送出管７ａ、７ｂが接続される。第１の送出管
７ａは、図２の送出管７と同様に、ケース１の上部空間
にその送出口が設けられる、一方、第２の送出管７ｂは
ケース１内部に延出し、その送出口は発熱体９の中空部
の水面近傍に設けられる。このため、第２の送出管７ｂ
を通して送り出される水蒸気は、水面から立ち昇ったば
かりの、水滴が多く含まれる低温蒸気（いわゆる湿った
水蒸気）である。このような蒸気発生器は、第１の送出
管７ａと第２の送出管７ｂとから選択的に水蒸気を噴出
するように構成し、低温蒸気と高温蒸気とを必要に応じ
て選んでハンドピースから放出できる蒸気洗浄器等に応
用することができる。

【００４０】図１３は、装置起動後に迅速に蒸気を発生
する蒸気発生器の構成を示す縦断面図である。この実施
例では、給水管８も上蓋３に設けられてケース１内部に
延出すると共に、例えば複数本に分岐されて（必ずしも
分岐する必要はない）発熱体９の直上に給水口が設けら
れる。このような蒸気発生器においては、水をケース１
内に注水する前にコイル２に通電して発熱体９を加熱
し、発熱体９が熱くなった状態で給水を開始する。給水
管８から注がれた水は、熱くなっている発熱体９に接触
して一瞬の間に水蒸気となり、送出管７と通してケース
１外部に送られる。すなわち、図２の実施例では、ケー
ス１内に溜められた水が加熱されて高温になった後に徐
々に水蒸気が得られるが、この図１３の実施例によれば
速やかに水蒸気を得ることができる。

【００４１】図１４に示す蒸気発生器では、図１３の例
と同様に上蓋３に給水管８を接続しているが、給水管８
は更にケース１内部に延出し、給水口は下蓋４の内壁近
傍に設けられる。この場合、図１３の実施例のような迅
速な水蒸気の発生はできないが、同様に、下蓋４には配
管等がなくなるため、図２等の実施例に比較すると設置
等の実装上の自由度が高まる。

【００４２】さて、以上のような構成を有する蒸気発生
器においては、長時間使用すると発熱体９にスケールが
付着する。本発明の如き蒸気発生器の場合には、発熱体
９にスケールが付着しても使用不能のような状態に至る
ことはないが、流路抵抗が増加して平均的な加熱が行な
われにくくなると共に熱交換の効率が悪化する。そこ
で、効率の良い加熱を行なうためには、スケール付着に
対する対策が必要であるる。

【００４３】まず、発熱体９のクリーニング又は交換を
容易にするために、発熱体９をケース１から取り出し易
い構造にした蒸気発生器の実施例を図１５、図１６を参
照して説明する。図１５はこの蒸気発生器の外観を示す
斜視図、図１６はこの蒸気発生器において発熱体を取り
出す状態を示す斜視図である。

【００４４】この実施例の構造上の特徴は、蒸気の送出
管７を上蓋３ではなくケース１の側面上部に接続した点
にある。これにより、上蓋３を何等障害物なく容易に取
り外すことができる。また、発熱体９として、多数の孔
を有するドーナツ形状の金属板を複数枚積層させた構造
のものを使用し、金属板全体を束ねて上方向に引き出せ
るように、その金属板の略中央に最下端に押さえ板を備
えた支持棒２２が貫通されている。従って、上蓋３を取
り外した後に支持棒２２上端を摘んで引き上げ、発熱体
９を簡単に取り出すことができる。その後に、発熱体９
の各金属板を支持棒２２から取り外してクリーニングす
るか、若しく、金属板を新規なものに交換すれば良い。

【００４５】図１７は、図１６の変形例を示した蒸気発
生器の斜視図であり、上蓋３内壁に支持棒２２の上端を
固着することにより上蓋３と発熱体９とを一体化したも
のである。これによれば、上蓋３を取り外すと同時に発
熱体９を取り出すことができる。

【００４６】また、図１８は、下蓋４も容易に取り外す
ことができるようにした蒸気発生器の斜視図であり、給
水管８をケース１側面下部の送出管７接続部分とは対向
する側に接続したものである。これによれば、上蓋３、
下蓋４共に容易に取り外しが可能である。

【００４７】上述の図１５〜図１８の例のように上蓋３
又は下蓋４を容易に取り外せる構造とすることにより、
例えば、送出管７から蒸気が出ない等の異常発生時に、
ケース１内部を簡単に検査できるという利点もある。

【００４８】なお、図１６に示したような支持棒２２
は、図６において説明した隔壁２１と兼用する構造とし
ても良い。すなわち、隔壁２１の上端の一部を発熱体９
の上端面よりも上に延出させ、指や工具で掴み易いよう
な構造とすれば良い。また、このような支持棒２２は必
ずしも発熱体９の中央にある必要はなく、例えば、発熱
体９の外周辺において複数の金属板を１枚づつ挟んで固
定する樹脂性の支持部材を設けるようにしても良い。

【００４９】続いて、発熱体９へのスケールの付着に関
し、スケールが付着しにくい構造を有する蒸気発生器の
実施例について説明する。

【００５０】発熱体９は磁性体であるため、コイル２に
流れる高周波電流の周波数に応じて磁歪による振動が発
生する。従って、ケース１内部、発熱体９、上蓋３、下
蓋４等において、この振動を抑制しない構造とすること
により、スケールが発熱体９に付着するのを抑えること
ができる。

【００５１】発熱体９がケース１内で振動するために
は、発熱体９の外径をケース１の内径よりも小さくする
ことが必要である。しかしながら、このような発熱体９
を単にケース１内に収納しただけではケース１内で発熱
体９が片寄ったり傾いたりして、コイル２に近い部分と
遠い部分とが生じる。コイル２に流れる電流によって発
生する磁界はコイル２に近いほど強いため、発熱体９と
ケース１との中心軸が大きくズレていると、発熱体９の
同一円周上における発熱が不均一となる。そして、発熱
が集中する箇所では、スケールが付着し易くなり、更に
は錆も生じ易い。

【００５２】図１９〜図２１は、発熱体９の振動を抑制
せず、且つ発熱体９の中心軸をケース１の中心軸の近傍
に位置させるための望ましい構造を有する蒸気発生器の
実施例を示す断面図である。

【００５３】図１９の実施例では、円柱形状の発熱体９
の上下端面の略中央に凹部を形成し、上蓋３及び下蓋４
の内壁面にその凹部に対応する凸部３ａ、４ａを形成す
る。凸部３ａ、４ａの外径を発熱体９の凹部の内径より
も若干小さくすることによって、発熱体９は上蓋３及び
下蓋４に緩く嵌合されている。このため、発熱体９は、
その凹部と凸部３ａ、４ａとの間の余裕の範囲で自由に
振動する。なお、この例において、発熱体９に形成する
凹部を上下方向に貫通する孔としても良い。

【００５４】また、発熱体９の略中央に上下方向に貫通
する孔（中空部）を形成する場合には、図２０の実施例
に示すように、上蓋３又は下蓋４のいずれか一方のみに
その中空部に対応した棒状の突起４ｂを形成し、この突
起４ｂに発熱体９を緩く嵌挿しても良い。

【００５５】更に、図２１の実施例では、上蓋３及び下
蓋４の内壁面に、発熱体９の外周に対応した凸部を有す
る発熱体受け３ｃ、４ｃを形成している。このような構
造によっても、図１９、図２０の例と同様の効果が得ら
れる。

【００５６】なお、図１９及び図２１の例では、発熱体
９の上部及び下部のみが支持されているため、発熱体９
として、多数の孔を形成した円盤状の金属板を単に積層
しただけのものは好ましくない。従って、このような発
熱体では、積層した金属板に上下方向に心棒を貫通する
等により各金属板の横ズレを防ぐことが必要である。す
なわち、図１６の実施例に示した支持棒２２等をこの目
的で利用することもできる。

【００５７】以上の説明のように、発熱体９自体は加熱
時に高周波振動するが、その振動は必ずしも大きくない
ため、スケール付着の防止の効果は充分とは言えない。
そこで、加熱時の発熱体９の振動を積極的に大きくする
ことにより、スケール付着を一層防止するようにしたの
が以下の実施例である。

【００５８】この実施例に係る蒸気発生器の発熱体９
は、磁歪振動子を発熱体である金属体に密着して設ける
ことにより、コイル２に流れる高周波電流の周波数に応
じて振動する。磁歪振動子としては、通常知られている
フェライト振動子等が利用でき、コイル２に流れる高周
波電流によって発生する高周波磁場に直流磁場をバイア
スするために、磁歪振動子と共に永久磁石を用いると良
い。

【００５９】発熱体９としては、磁歪振動子４１と永久
磁石４２とを貼り合わせて上下方向から発熱体９を挟む
ようにしたもの（図２２参照）、磁歪振動子４１と永久
磁石４２とを上下から発熱体９で挟み込むようにしたも
の（図２３参照）、更には、磁歪振動子４１と永久磁石
４２とをそれぞれ発熱体９の間に挟み込んだもの（図２
４参照）等、種々の構造とすることができる。また、発
熱体９の金属体と磁歪振動子４１、永久磁石４２との間
は接着剤等を用いて固着しても良いし、単に密着して配
置するだけでも良い。

【００６０】いずれの構造においても、コイル２に高周
波電流が流れると磁歪振動子４１が振動し、この振動に
より発熱体９自体も振動する。この振動は磁歪振動子４
１を用いない場合と比較してかなり大きいため、スケー
ルの付着は大幅に減少する。

【００６１】さて、次に、スケールの付着を防止する他
の方法を用いた蒸気発生器の構成及び動作を図２５〜図
２７を参照して説明する。図２５は、この実施例による
蒸気発生器の構成を示す図である。ケース１内に水を供
給するための給水弁５６が備えられた給水管８は螺旋状
に巻回され、排水槽５１中に配設される。排水槽５１に
は、ケース１内の水を導入するためにケース排水弁５８
を設けたケース排水管５７が連結されると共に、排水槽
５１内の水を排出するために排水弁５５を備えた排水管
５４が接続される。また、排水槽５１には、水位を検知
するための排水槽水位検知部５２、及び、水温を検知す
るための排水槽水温検知部５３が設けられる。なお、排
水弁５５、給水弁５６、ケース排水弁５８の開閉動作等
は、図示しない制御部により制御される。

【００６２】ケース排水管５７は、ケース１側面におい
てケース１内に溜められる水の水面よりも若干下方に接
続される。すなわち、ケース１内の水が激しく蒸発する
水面近くでは、水に含まれる炭酸カルシウムの濃度が高
まり、特にその近傍の発熱体９に付着し易くなる。そこ
で、炭酸カルシウム濃度が高まった高温の水を徐々に排
出することにより、スケールの付着を防止する。

【００６３】以下、図２６の制御フローチャートに沿っ
て、蒸気連続発生時の運転動作を説明する。制御部は給
水弁５６を開き、これによりケース１内への給水が開始
される（ステップＳ１１）。ケース１内の水位は水位検
知部２０により検知され（ステップＳ１２）、所定水位
に到達したときに（ステップＳ１３）給水弁５６が閉鎖
されて給水は停止する（ステップＳ１４）。その後に、
予め決められた排水量の初期値に相当する量の水がケー
ス１から排水管５７を通して排出されるようにケース排
水弁５８が開かれる（ステップＳ１５）。更に、所定量
の給水が行なわれるように給水弁５６が開かれる（ステ
ップＳ１６）。

【００６４】次いで、制御部はインバータ１２を駆動
し、コイル２に電流が流れケース１内の水の加熱が開始
される（ステップＳ１７）。加熱が進むとケース１内の
水は蒸発し、送出管７からケース１外部へと送られる。
従って、ケース１内の水位低下は、排水管５７を通した
排水と蒸発とが加算されたものとなる。ケース１内の水
位は常に水位検知部２０において検知され（ステップＳ
１８）、水位が予め定められた規定水位以上になると
（ステップＳ１９）排水量を増加すべくケース排水弁５
８の開き量が大きくされる（ステップＳ２０）。逆に水
位が規定水位よりも低くなると、排水量を減少すべくケ
ース排水弁５８の開き量が小さくされる（ステップＳ２
１）。すなわち、ケース排水弁５８の開閉の制御によ
り、ケース１内の水位はほぼ一定に保たれる。

【００６５】一方、排水槽５１においては、まず排水弁
５５を閉鎖し（ステップＳ２２）、ケース１から排水管
５７を通して送られてきた水を溜める（ステップＳ２
３）。排水槽５１内の水位は排水槽水位検知部５２にお
いて検知され（ステップＳ２４）、所定水位に達してい
ない場合には、ステップＳ２５からＳ２７へ進み、排水
槽水温検知部５３の検知値により所定水温に以上である
か否かが判断される（ステップＳ２８）。所定水温に達
していない場合には排水弁５５が開放され、排水管５４
を通して排水槽５１内から水が排出される（ステップＳ
２９）。水位が再び検知され（ステップＳ３０）、所定
水位以下に達してしない場合には排水弁５５は閉鎖され
（ステップＳ３２）、ステップＳ２４へ戻る。

【００６６】ステップＳ２８において所定水温以上であ
る場合にも、ステップＳ２４へ戻る。すなわち、このフ
ローチャートによれば、通常、排水槽５１には所定水温
近傍の水が所定水位程度に常に満たされる。この排水槽
５１に満たされた高温の水によって、給水管８中を通る
水は間接的に温められる。このため、単にスケールの付
着を防止するのみならず、排熱を利用して供給水を予め
温め、蒸気発生の効率を向上することができる。

【００６７】また、上記実施例のように連続的に蒸気を
発生するのではなく、間欠的な蒸気の発生、すなわち所
定時間毎に蒸気を発生させない期間が存在する蒸気発生
器においては、排水管５７をケース１の側面下部又は下
蓋４に接続する構成としても良い。

【００６８】この場合の運転動作を、図２７の制御フロ
ーチャートに沿って説明する。まず、制御部は給水弁５
６を開き、これによりケース１内への給水が開始される
（ステップＳ４１）。ケース１内の水位は水位検知部２
０により検知され（ステップＳ４２）、所定水位に到達
したときに（ステップＳ４３）給水弁５６が閉鎖されて
給水は停止する（ステップＳ４４）。

【００６９】次いで、制御部はインバータ１２を駆動
し、コイル２に電流が流れ、ケース１内の水の加熱が開
始される（ステップＳ４５）。加熱が進むとケース１内
の水は蒸発し、送出管７を通してケース１外部へ送ら
れ、ケース１内の水位は徐々に下がる。水位は常に水位
検知部２０において検知され（ステップＳ４６）、規定
水位よりも下がると（ステップＳ４７）、コイル２への
電流の供給が遮断されて加熱が停止される（ステップＳ
４８）。そして、ケース排水弁５８が開かれ（ステップ
Ｓ４９）、ケース１内の水は全量排水される（ステップ
Ｓ５０）。その後にケース排水弁５８は閉じられ（ステ
ップＳ５１）、ステップはＳ４１へ戻り、再びケース１
内への給水が行なわれる。

【００７０】一方、排水槽５１においては、排水弁５５
が閉じられ（ステップＳ５２）、ケース１から排水管５
７を通して排水された高温の水が溜められる（ステップ
Ｓ５３）。排水槽５１内の水温は排水槽水温検知部５３
において検知され（ステップＳ５４）、所定水温に達し
ていない場合には排水弁５５が開かれる（ステップＳ５
６）。排水槽５１内の水位は排水槽水位検知部５２にお
いて検知され（ステップＳ５７）、所定水位以下である
場合には（ステップＳ５８）、排水弁５５が閉鎖される
（ステップＳ５９）。ステップＳ５５において、所定水
温以上である場合には、排水弁５５が閉じられたまま、
水が引き続き溜められる。

【００７１】すなわち、このフローチャートによれば、
水蒸気が発生してケース１内の水の炭酸カルシウム濃度
が高まったならば、ケース１内の水を全量入れ替える。
ケース１から排水された水は、先の実施例と同様に供給
水を予め温めるために用いられる。このため、効率的な
蒸気発生が行なえる。

【００７２】以上本発明の実施例について例示し説明し
たが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で種々の
他の変形及び修正を行うことができることは当業者にと
って明らかである。従って、このような変形及び修正
は、添付の請求の範囲に包含され、本発明の範囲内にあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸気発生器の実施例の構成を示
す斜視図。

【図２】本発明に係る蒸気発生器の実施例の構成を示
す縦断面図。

【図３】本発明に係る蒸気発生器における発熱体の一
例を示す斜視図。

【図４】図３の発熱体の横断面図。

【図５】本発明に係る蒸気発生器を利用した蒸気発生
システムの実施例の構成図。

【図６】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構成
を示す縦断面図。

【図７】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構成
を示す縦断面図。

【図８】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構成
を示す縦断面図。

【図９】本発明に係る蒸気発生器における電極棒の他
の実施例の構成を示す縦断面図。

【図１０】水位検知部の回路構成図。

【図１１】図１０の回路の動作を示す波形図。

【図１２】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図１３】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図１４】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図１５】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す斜視図。

【図１６】図１５の実施例において発熱体を取り出す
状態を示す斜視図。

【図１７】図１６の変形例を示す斜視図。

【図１８】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す斜視図。

【図１９】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２０】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２１】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２２】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２３】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２４】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成を示す縦断面図。

【図２５】本発明に係る蒸気発生器の他の実施例の構
成図。

【図２６】図２５の実施例の動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図２７】他の実施例の動作を説明するためのフロー
チャート。

【図２８】従来の蒸気洗浄器の概略構成図。

【図２９】従来の蒸気発生器の構成図。

【符号の説明】

１…ケース２…コイル３…上蓋３ａ…凸部４…下蓋４ａ…突起５…電極棒６…電極保持部７…送出管８…給水管９…発熱体１２…インバータ２１…隔壁２２…支持棒４１…磁歪振動子５１…排水槽

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−35413（ＪＰ，Ａ) 特開平７−198103（ＪＰ，Ａ) 特開平６−241403（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F22B 1/28 H05B 6/10 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）絶縁体から成る筒状部材、及び絶縁
体又は導電体から成る該容器の上下端面に設ける蓋部材
から構成される容器と、ｂ）前記筒状部材の外周壁に巻回したコイルと、ｃ）該コイルに交流電流を流すための給電手段と、ｄ）前記容器内部に収納した導電体である発熱体と、ｅ）前記容器内に水を供給するための給水管と、ｆ）前記容器内の水が前記発熱体に接触して発生した水
蒸気を該容器外部に運び出すための送出管と、を備え、前記発熱体の芯部に中空部を形成し、前記発熱体の中空
部と導電体との境界に、流体を通さない隔壁を設ける、
ことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】ａ）絶縁体から成る筒状部材、及び絶縁
体又は導電体から成る該容器の上下端面に設ける蓋部材
から構成される容器と、ｂ）前記筒状部材の外周壁に巻回したコイルと、ｃ）該コイルに交流電流を流すための給電手段と、ｄ）前記容器内部に収納した導電体である発熱体と、ｅ）前記容器内に水を供給するための給水管と、ｆ）前記容器内の水が前記発熱体に接触して発生した水
蒸気を該容器外部に運び出すための送出管と、を備え、前記発熱体に中空部を形成し、前記容器上部から該中空
部に水位検知のための電極棒を挿入し、前記電極棒は１本とすると共に、前記容器の底面に設け
た導電性の蓋又は前記発熱体を他方の電極とし、該電極
棒先端の電極部と該他方の電極との間の導通を検知する
ことにより水位検知を行なうことを特徴とする蒸気発生
器。
【請求項３】ａ）絶縁体から成る筒状部材、及び絶縁
体又は導電体から成る該容器の上下端面に設ける蓋部材
から構成される容器と、ｂ）前記筒状部材の外周壁に巻回したコイルと、ｃ）該コイルに交流電流を流すための給電手段と、ｄ）前記容器内部に収納した導電体である発熱体と、ｅ）前記容器内に水を供給するための給水管と、ｆ）前記容器内の水が前記発熱体に接触して発生した水
蒸気を該容器外部に運び出すための送出管と、を備え、前記容器の上蓋、下蓋の少なくとも一方を着脱可能に設
け、前記給水管又は送出管を該容器の筒状部材側に配設
し、前記発熱体において、前記着脱可能に設けられた蓋側部
分を、該発熱体を引き出すための突起形状としたことを
特徴とする蒸気発生器。
【請求項４】ａ）絶縁体から成る筒状部材、及び絶縁
体又は導電体から成る該容器の上下端面に設ける蓋部材
から構成される容器と、ｂ）前記筒状部材の外周壁に巻回したコイルと、ｃ）該コイルに交流電流を流すための給電手段と、ｄ）前記容器内部に収納した導電体である発熱体と、ｅ）前記容器内に水を供給するための給水管と、ｆ）前記容器内の水が前記発熱体に接触して発生した水
蒸気を該容器外部に運び出すための送出管と、を備え、前記容器の上蓋、下蓋の少なくとも一方を着脱可能に設
け、前記発熱体を前記着脱可能に設けられた蓋に固定す
ることを特徴とする蒸気発生器。