JP6065237B2 - 蒸気発生システム - Google Patents

Description

本発明は蒸気発生システムに関し、より詳しくは、水に電流を流して蒸気を発生させるシステムに関し、さらに詳しくは、蒸気を一定量でも断続的でも連続して運搬するシステムに関する。

蒸気を使用する機器は、作業速度を高めるために蒸気を迅速に生成して交換することが必要となる。さらに、蒸気を使用する作業には、蒸気を一定量でも断続的でも連続して供給することも必要となる。料理の場合、多くの人に必要となる大量の食品を素早く料理したり再加熱したりするために、連続的な蒸気の供給が必要となる。一方、サンドイッチの肉のように食品の一部分のみを再加熱しなければならない場合には、少量の蒸気を一定の間隔で供給しなければならない場合もある。または、一定量の蒸気を一回だけ供給しなければならない場合もある。

電気抵抗を利用した蒸気発生のための電気エネルギーは、先ず、抵抗要素を加熱した後に水を加熱して蒸気を生成する。電気抵抗要素の大概は金属外被で覆われており、蒸気生成のために水に浸かっているときに加熱される金属や他の材料に形成される。電気抵抗材料には先ず熱電導が起こり、この熱が水分子に伝達されるため、水を十分な温度に加熱して蒸気を生成するのに時間遅延が起こる。

蒸気を迅速に発生させるために、電気要素を大きくして電力を過度に供給することによって水を加熱する試みがあるが、この場合にはエネルギーを過度に使用するようになる。電気抵抗器が装備された機器に蒸気が必要であるときは、抵抗器にすべての電力を供給するが、このような方式では抵抗器と外被の表面温度が水よりも遥かに高く、熱伝達が早まる。蒸気が不必要となれば抵抗器からエネルギーを取り除くが、このときも抵抗器と外被の熱が水に伝達され続けるため、エネルギーの浪費が生じる。このように、作業に必要な蒸気量を供給するのに必要なエネルギー量のみを供給したとしても、必要量よりも多くのエネルギーが使用されるようになる。

他の問題は、抵抗器を水よりも遥かに高い温度に加熱することによって生じる。炭酸カルシウムやマグネシウムのような固体の粒子は水に染み込んで抵抗器表面に付着し、熱伝達面に「石灰跡」と呼ばれる沈着層を形成する。このような石灰跡沈着物はさらなる熱伝達層を形成し、熱伝達速度を低下させる。石灰跡のために、必要な作業に必要となるよりも多くのエネルギーを使用する場合もある。このような石灰跡は、蒸気発生装置の維持管理を悪化させる主要原因ともなる。

蒸気を連続で使用する場合、一定量の水を貯蔵する蒸気発生器を使用する。水貯蔵容器の大きさは、一定時間に必要な最大蒸気量に応じて左右される。蒸気を生成しようとすれば、可能な限り迅速に必要な蒸気量を供給する蒸気発生温度近くまで水全体を加熱する。水全体を加熱しようとすれば、電気抵抗器を利用して水を連続して蒸気に変換するのに必要な時間程度の誤差が生じる。水全体を加熱すればエネルギーの浪費となる。加熱された容器内の水を加熱して蒸気に変換した後、水を新たに供給すれば水全体が冷却する。水を新たに追加するときに水全体の温度が下降するため、所望する維持温度まで水を再加熱しなければならず、さらなるエネルギーの浪費が生まれる。

水貯蔵容器が装備された蒸気発生器における蒸気生成を加速しようとする試みにより、高圧ハウジングを使用して水を加熱して高温に維持し、このときに生じた蒸気を利用して過熱された水から蒸気を生成する。蒸気発生に高圧水を利用する場合には重さが増加し、水を貯蔵しなければならないため一般的に構造が複雑になり、維持管理の問題も起こる。水を蒸気生成大気温度に再加熱して維持するのに多くのエネルギーが必要となる。

急速蒸気発生を必要とする他の方法では、高温表面に少量の水をノズルによって噴霧する。この方法では少量の蒸気がほぼ同時に生成され、この蒸気を必要な場所に使用する。蒸気をさらに供給する場合には、高温表面に断続的に水をさらに噴霧する。高温表面は電気要素によって加熱されるが、場合によってはケースの中に入っている電気要素に水を直接噴霧したりもする。このような方法では、蒸気を連続的ではなく断続的に生成する。すなわち、一度に生じる蒸気量が噴霧する水の量と表面温度によって制限される。噴霧を繰り返せば蒸気がさらに生じるが、高温表面を適当な温度に高めるまでは噴霧が遅延するため、蒸気発生量が制限される。一定の時間にさらに多くの水を蒸気に変換するためには、表面を加熱するための電気要素をさらに大きくしなければならないため、エネルギーの浪費となる。

必要な蒸気量を予測することができない場合には、必要なときに蒸気を生成することができる高温状態を維持しなければならないため、やはりエネルギーの浪費となる。このような方式では、水に溶解している固体が、水が蒸気に変わるときに高温表面に付着して石灰跡を形成して熱伝達効率を低下させる。これにより、蒸気生成温度に高めるために追加のエネルギーが必要となる。このような条件では、生成される蒸気量と速度が減少する。表面に石灰跡が積もれば、結局は装置の修理が必要となる。

本発明は、水分子内で電気エネルギーを熱に直接変換して蒸気を急速生成し、この蒸気を一定量でも断続的でも連続して運搬する蒸気発生システムを提供することを目的とする。

本発明は、電解液で蒸気を発生させるシステムを提供する。このシステムは、蒸気発生タンク、流量生成器、電流測定器、及びコントローラを備える。蒸気発生タンクは第１電極と第２電極を有し、第１電極と第２電極は蒸気発生タンクに供給された電解液と接触し、電解液によって第１電極と第２電極の間に電流が流れ、この電流が電解液を加熱して蒸気を生成し、コントローラは、電流測定器が測定した電流に基づいて流量生成器をオン／オフしながら蒸気発生タンクに電解液を供給する。

また、本発明は、第１電極と第２電極を有する蒸気発生タンクを含み、電解液で蒸気を発生させるシステムも提供する。第１電極と第２電極は蒸気発生タンクに供給された電解液と接触し、第１電極と第２電極がＡＣ電源と連結した電解液によって第１電極と第２電極の間に電流が流れ、この電流が電解液を加熱して蒸気を生成し、蒸気発生タンク内部のすべての電解液が蒸気に変われば電流の流れが自動的に中断する。

本発明の蒸気発生システムの一例を示したブロック図である。 図１の蒸気発生システムを制御する電気回路を示した回路図である。 蒸気発生タンクの一例を示した斜視図である。 図３の蒸気発生タンクを示した断面図である。 蒸気発生タンクの他の例を示した斜視図である。 図５の断面図である。 フィルタの一例を示した斜視図である。 蒸気発生タンクの他の例とコネクタを示した展開斜視図である。 蒸気発生システムの他の例を示した斜視図である。

本発明は、蒸気を急速生成するシステムを提供する。電解水に流れる電流によって電解水を沸点まで加熱すれば、一定量の蒸気が断続的にも連続的にも生じる。電解水には、急速抵抗加熱を引き起こすほど高い電流が流れるのに十分なイオンが含まれている。この電解水は蒸気発生タンクに入っており、このタンクは電極に接触する。制御システムによって蒸気が連続的にも断続的にも一定量ずつ生じる。一例として、蒸気発生タンクから蒸気に変わる電解液を水タンクに供給する。電解液を水タンクから蒸気発生タンクに送るためにポンプを使用する。

蒸気発生タンクの電極間に流れる電流は、水に含まれているイオン濃度、蒸気発生タンク内の電解液の高さ、及び位相角度制御機と電気回路の電流センサの動作によって制御される。

水のイオン濃度は、蒸気発生前に予め調節されたり、導電性不純物が含まれている水道水を蒸気発生に使用したりもする。

本発明では、蒸気を使用する装置が必要なときにだけ蒸気発生システムを作動させるエネルギーが供給される。蒸気を維持したり水を加熱したりするエネルギーは避けることができる。蒸気発生は、蒸気発生タンクに電解液を再供給して調節する。本発明では、蒸気発生タンクに供給される電解液の量として決められた一定量の蒸気を発生させるが、電解液は完全に蒸気に変わるまで蒸気発生タンクの電極と接触する。このシステムは、少量の蒸気を断続的に生成したりもする。また、このシステムは、電解液を連続的に供給することによって蒸気を連続的に生成したりもする。

本発明によれば、エネルギー変換が高効率で行われ、蒸気発生タンクに水があるときにだけシステムがエネルギーを消費し、電解液全体が蒸気に変われば回路の遮断によってシステムが自動的に切れ、電極への電流供給が中断されれば蒸気発生がすぐに中断される。蒸気発生タンク内の電解液と生成された蒸気よりも熱い表面がないため石灰水跡がなく、定期的な維持管理や修理を避けることができる。このような構成では、蒸気を使用する隔室内の収集口側に流れる蒸気凝縮水に塩と固体が沈澱するようになって共に流れる。このような塩と固体は、水や洗浄液と共に蒸気発生タンクの外に排出される。

料理のために蒸気を起こしたり、蒸気が必要なときに特定の機器に連結して蒸気を起こしたり、蒸気が必要となるまでは、電気を消費することなく待機状態を保つこともできる。

蒸気発生システム１０では、図１のような制御機１６で決められたとおりに連続的にも断続的にも一定量ずつ蒸気を生産するように、蒸気発生タンク１７に電解液１１を入れる。電解液で電気エネルギーを熱に直接変換して蒸気を生成する。この蒸気発生システム１０は、容器１３、フィルタ１２、ポンプ１４、及びチェックバルブ１５を有する。

ポンプ１４は他の種類の流量調節機で代替することもできる。蒸気発生タンク１７に入る電解液１１は重力によって入り、流量調節機は電気制御バルブであることができる。一方、ポンプ１４をオン／オフするコントローラ２１がポンプの代わりにバルブを開閉し、水タンク１３から蒸気発生タンク１７に電解液を噴射することもできる。ここでは流量調節機としてポンプ１４を説明するが、重力による供給や他の種類のバルブの使用も可能であることを理解しなければならない。

図１の実施形態では容器１３が電解液１１供給源であるが、容器１３ではなく電解液１１供給源を連結して連続的に供給することもできる。この容器１３は、吹込／射出成形プラスチックや電解水を入れておくことができるその他の物質で形成される。

フィルタ１２に水を通過させて電解液１１のイオン濃度を調節する。フィルタ１２は多孔性イオン材料からなり、これを通過する水にイオン濃度を追加する構造からなる。このフィルタ１２は食卓塩が入っている織物製の袋をフィルタハウジングに入れることによって生成される。水から塩素と他の不純物を取り除くために、炭が入った他の袋をフィルタハウジングの中に共に入れる。フィルタ１２を介して容器１３に向かって流れる水は、フィルタハウジングの孔の大きさによって調節される。孔の大きさは、電解液１１に所望するイオン濃度が溶解された後にフィルタを出るように決まる。

また、容器に塩と水を入れて十分な時間をかけて塩を溶かしてもよいが、通常は、電解液１１２ガロンに対して１ガロンあたり１／４ティースプーン程度の塩を入れれば所望する濃度を得ることができる。

どんな式であっても、水１ガロンあたり３／４グラムの塩化ナトリウムを添加して電解液１１のイオン濃度を調節することができる。水にイオン物質を添加することは、米国特許公開２０１０／００４０３５２の「Ｒａｐｉｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｈｅａｔｉｎｇ」に紹介されている。

イオン物質は、塩化ナトリウムのようなイオン要素を含むことができる。蒸気発生システム１０に投入された水から塩素と他の不純物を取り除くために炭を使用することもできる。電解液１１に溶解している塩化ナトリウムと固体の量は、電解液の導電率、電解液の電流量、及び電解液による熱と蒸気の発生率を決める。

容器１３はポンプ１４と連結し、ポンプは蒸気発生タンク１７と連結するチェックバルブ１５と連結する（図１参照）。ポンプのオン／オフは、制御機１６から受けた信号によって制御される。ポンプ１４が長く作動する程、さらに多くの水が蒸気発生タンク１７に入り、蒸気発生タンクの電極と接触する水の高さも高くなる。チェックバルブ１５は、蒸気発生タンク１７への流れは許容するが、蒸気がポンプ１４に逆流することは防ぐ。蒸気発生タンク１７の出力は、蒸気を利用する料理機器や他の機器の蒸気室１９に送られる。水と蒸気を流れるようにする要素を連結するものとしては、パイプやチューブなどがある。蒸気発生タンク１７内の電極と連結する中立ＡＣ電力線と正極ＡＣ電力線の連結ボックスが蒸気発生タンクと連結する。

図２は図１の実施形態の電気回路２０の回路図であるが、この電気回路は、ポンプ１４の動作を制御し、蒸気発生タンク１７内の電極間の電流を監視／制御し、電流が閾値を越えないようにする。電流が閾値を越えれば、回路遮断器が電流を遮断する。電流は閾値には近いが閾値は越えないように比較的高く維持されるが、これは蒸気を中断することなく所望する程度に迅速に生成するためである。水に溶解している固体と塩化ナトリウムの量は、電流閾値が到達することができるレベルに容易に到達するが、このレベルは制御しなければ超過する場合がある。

電気回路２０は１２０Ｖ−２０Ａのプラグと連結するが、２０８Ｖ、２２０Ｖ、２４０Ｖ、４４０Ｖのような他の電源とも連結することができる。アメリカミネソタ州のＤｉｇｉ−ｋｅｙで販売されている電流センサ２２をコントローラ２１に設置すれば、この電流センサが蒸気発生タンク１７に供給される電流レベルを読み取り、コントローラ２１にプログラムされている電流レベルに基づいてポンプ１４に電流を供給するようにプログラムされる。コントローラ２１を使って作業者が作動時間を入力し、始動と停止を行うことができる。例えば、１２０Ｖシステムの場合、遮断電流は２０Ａであり、最大作動電流は工場にて１５Ａで設定される。同じように、電圧がさらに高まれば、これに適する回路遮断器と最大作動電流が提示される。

電流センサ２２が、電極に流れる電流が正常作動点、例えば、１４Ａ以下まで低下したことを感知すれば、コントローラ２１がポンプ１４を作動させる。ポンプ１４が蒸気発生タンク１７に電解液１１を供給すれば、電解液にかかった電極の面積が大きくなり、抵抗は低くなり、電極間にさらに多くの電流が流れる。電極の間隔３７に流れる電流が、電流センサ２２が決めた一定レベルまで上昇すれば、コントローラがポンプ１４を停止させて電解液１１の供給を中断し、電流の上昇を止めるようにする。

コントローラ２１は、電極間の電流値が蒸気生成量を最大にするレベルで蒸気発生タンクが動作するように設定されるため、電流センサ２２とポンプ１４が協力して電流値を最大値、例えば２０Ａのシステムに対しては約１４Ａに調節して維持する。このようにして蒸気発生タンク１７内の電極と接触する水位を調節し、電流と蒸気発生量を一定値に維持することにより、電解液のイオン濃度を変化させる。蒸気発生タンク１７内の電解液１１水位を調節すれば、電解液の抵抗を一定に維持することができる。例えば、電流が１４Ａの設定値以下に低下すれば、コントローラ２１がポンプ１４を作動させ、電流が１４Ａに復帰したときにポンプを停止させる。したがって、電解液の濃度が変わっても、電解液の水位を調節して一定の電流を得ることができる。ポンプ１４は１分あたり数回に渡ってオン／オフすることができる。コントローラ２１は電流センサ２２が３秒ごとに電流をチェックするようにし、電流が１４Ａ以下であると測定されれば、電流が１４Ａになるまでポンプ１４を作動させ続ける。ポンプ１４が作動すれば電流センサ２２が電流を監視し続け、コントローラがポンプをいつでも引くことができるようにする。ここでは電流センサが３秒ごとに電流を点検すると説明したが、電流点検時間と電流設定値は異なるように設定することができる。

図２に示すように、電流センサ２２は位相角度制御機２４と連結するが、このような制御機の例としては、ペンシルベニア州のＮｕＷａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社で販売されているＳＳＲＭＡＮ−１Ｐがある。供給された電力は、電流を決める潜在変数のうちの一つである。位相角度制御機２４は、ＲＭＳ電流が設定値を越えないようにする。電解液１１の電導率と高さを制御すれば、作動電流を高く維持することができる。しかし、最大電流が少しだけ変わっても回路遮断器が設定値を容易に超えて開放され、電気連結が切れて蒸気発生を中断することがある。一方、作業者が電解液を過度に多く追加すれば、回路遮断器の設定値以上に電導率が高くなることがある。位相角度制御機２４は、電流センサ２２と協力してＲＭＳ電流が設定値に接近するかを監視し、ＡＣサイクルの一部分の間に電流の流れを切って電流を制限する。したがって、電流が設定限界を越さずに高く維持される。電流センサ２２と位相角度制御機２４は、ＲＭＳ電流を調節することはもちろん、電解液１１のイオン電流を調節し、電流を最大値は越さずに最大値に近く高く維持する。

蒸気発生タンク１７に対する電解液１１の供給量と周期を調節して蒸気を連続して発生させることができる。コントローラ２１は、蒸気が発生しながら蒸気発生タンク１７内の数量を一定に維持するのに十分な周期で電解液１１をポンピングする。一方、一定周期として、例えば９０秒ごとに１回ずつ電解液を追加して蒸気を断続的に発生させることもできる。または、蒸気発生タンク１７に電解液１１を、例えば１／１０万供給して一定量の蒸気を発生させ、電解液を再供給することなく完全に消耗するまで蒸気を発生させることもできる。

電解液を蒸気発生タンク１７に供給すれば、電極間で水位が維持され、電極が電解液によって連結し、正極と中立極の間に電流が流れる。この場合、すべての電解液が蒸気として蒸発し、水が追加で供給されなかったり電極に対する電力供給が中断したりすれば、蒸気発生も中断する。

エネルギー節減のために、電解液を高温に維持しようとする電力は供給しない。この場合、少量の電解液だけを蒸気に変換しても所望する蒸気量を供給することができ、このような変換も極めて迅速であるという長所がある。例えば、数ミリリットル程度の電解液を蒸気発生タンクに追加することができる。このように少量の室温水は、３秒以内に蒸気に変換されるようになる。本発明の蒸気発生システムでは、比較的少量の電解液に極めて大きい電力が通過するため、変換速度が改善される。例えば、１４ＡのＲＭＳ電流を１２０Ｖ電圧で供給すれば１６８０Ｗの電力が供給されるが、このとき３秒内に５０４０ジュールのエネルギーが供給される。このようなエネルギーは、８ｍｌの水を３秒内に２０℃から沸点まで加熱するのに十分である。電解液を蒸気発生タンク１７に持続的に補充すれば、蒸気をリアルタイムで供給し続けることができる。

電極間で蒸気が発生すれば、蒸気気泡が浮上しながら蒸気発生タンク１７内の蒸気室内や蒸気を使用する機器に入る。蒸気発生タンクに供給される電解液の量と制御機１６によって蒸気量が決まるため、バルブは必要なくなる。

図３〜４は、電解液４８を受けて蒸気４９を発生させる蒸気発生タンク３０の一例を示した図である。このタンク３０のハウジング３１は、チタニウムのような金属や黒鉛のような導電性非腐食性材料で形成される。このハウジング３１は円筒状であり、電気回路２０の中立ライン４３と連結する。ハウジング３１に第１エンドキャップ３２と第２エンドキャップ３３を挟むが、このようなエンドキャップはポリプロピレンのような不導体で形成され、内部空間に対して気密部を形成する。ハウジング３１が蒸気発生タンク３０の外面となることもある。

第１エンドキャップ３２は、電解液４８が入る入口管３８と蒸気４８が出る出口管３９に挟まれる。入口管３８と出口管３９は管形の小札構造であって、流体を運搬するホースやパイプなどを連結するのに適する。

第２エンドキャップ３３は電気回路２０の正極電力線４２を挟む電気器具４１に挟まれ、正極電力線４２は第２エンドキャップ３３の底面に沿ってチャネル３４内に伸び、第２エンドキャップの底面は液体で満たされた内部空間と接しない。一方、正極電力線４２は、２エンドキャップ３３内部の孔内に伸びることもある。電気器具４１は、蒸気発生タンク３０の内部空間にある正極４０と電気連結するねじを含むことができる。エンドキャップ３３は、ポリカーボネートのような不導体で形成されるカバー４５を有するが、このカバーは電気器具４１の電気連結部と正極電力線４２を覆う。正極４０は電気器具４１と電気連結し、蒸気発生タンク３０の内部空間に設置され、下端部がＯ型のシリコン密封リング４６によって密封される。正極４０は、黒鉛、ステンレススチール、チタニウムなどの他の導体から形成されることもある。正極電極３１、４０は黒鉛で形成されることもある。正極４０の外周面とハウジング３１の内周面の間の間隙部３７に電解液４８を満たして電流が流れるようにする。

蒸気発生タンク３０の下部空間に正極４０、間隙部３７、及びハウジング３１の一部が位置し、蒸気発生タンクの上部空間は膨脹室３６の役割をする（図４参照）。蒸気発生タンクが作動するとき、正極４０とハウジング３１の間の間隙部３７を介して内部空間に電解液４８が供給される。間隙部における電解液４８の高さは、上述したように作動中に調整が可能となる。間隙部３７で電解液４８が正極４０及びハウジング３１と電気接触するため、正極とハウジングの間に電流が流れながら電解液が加熱して蒸気４９を発生させる。

蒸気発生タンク３０内部の正極４０上の空間は、電解液４８を蒸気４９によって蒸発させる膨脹室３６であって、蒸気４９を、出口管３９を介して蒸気が必要な蒸気室１９や他の容器に押し出す圧力を引き起こす。膨脹室３６は、所望するとおりに蒸気４９を供給し続けるのに十分な体積を有する。一方、蒸気は断続的あるいは一定量のみを供給することもできる。

蒸気発生の変数は、ハウジング３１と正極４０の間の間隙部３７の大きさ、間隙部内の電解液４８の高さ、間隙部内の電解液の導電率と抵抗、及び印加された電圧である。一例として、正極４０及びハウジング３１と接する電解液の高さを調節することにより、蒸気発生率と電流を調節することができる。一方、電流センサが電流を感知し、この電流が一定の値、例えば１４Ａ下に低下するとき、コントローラ２１がポンプ１４を作動させ、間隙部３７に電解液を追加で供給するようにもできる。電流センサ２２が、電流が１４Ａに到達したと測定されるまで電解液を供給し続け、１４Ａに到達したときにポンプ１４を停止させる。一方、電流センサが一定時間、例えば３秒が経過しても電流を感知することができなければ、ポンプ１４を停止させることもできる。この場合、ポンプは最大で３秒ごとに作動する。一例として、正極４０とハウジング３１の間の間隙部３７の幅が１／４インチであり、正極の高さが蒸気発生タンクの内部空間の高さの１／３であり、内部空間の全体の高さが５インチであることができる。しかし、その形状と大きさは異なる場合もある。

図５〜６は、さらに他の蒸気発生タンク５０を示す図である。この蒸気発生タンク５０のハウジング５１はポリプロピレンのような不導体で形成されるが、鋼のような金属をＰＴＦＥにコーティングして電気が流れないようにすることもできる。ハウジング５１の側壁５２と底５３は正六面体形の内部空間を形成する。もちろん、他の形状を採択することもある。ハウジングの上端開口部はカバー５５で覆われ、ガスケット５６で密閉される。カバー５５は締結具５７によってハウジング５１に水が漏れないように締められる。ハウジング５１は入口管６５と蒸気供給出口管６６を有する。

ハウジング５１は一般的に第１電極６０と第２電極６１を有し、第３電極６２や第４電極６３を追加でもつこともできる。このような電極６０〜６３は、ステンレススチール、チタニウム、黒鉛のような耐食性導体で構成され、等間隔に配置され、四角板の形状を有することができる。第３及び第４電極６２、６３は他の電極６０、６１と連結する。一例として、第１電極６０と第３電極６２は、例えば１２０Ｖ電源の一側の足（正極）と連結し、第２電極６１と第４電極６３は電源の他側の足（負極や中立極）と連結する。

このような電極の形状と大きさは、電解液に接触さえできれば、ハウジング５１の大きさと形状に一致するように形成されることが好ましい。電極６０〜６３の間に液体が流れるようにノッチ６４を形成するが、このようなノッチは一般的に電極の底に沿って位置する。電極の間の間隔は、電解液１１によって効率的に電流が流れるように調節する。電流は電力線とプラグ６９によって供給されるが、他のコネクタを使用することもできる。制御機１６の命令を受けて電力線とプラグ６９を電極６０〜６３に連結するための電気線６７を挟むための配電ボックス６８をハウジング５１の横に配置する。

図７に示すように、ベース７１にろ過材容器７２、７３を挟んでキャップ７４を閉めて密封してフィルタ７０を形成する。食卓塩と炭が入っている織物製の袋のような交換式個別容器７２、７３内にろ過材を満たすが、例えば一側の容器７２には食卓塩のようなイオン材料を満たし、他の容器７３には炭や炭素のような他のろ過材を満たすことができる。キャップ７４に形成された多数の孔７５は、フィルタ７０を出入りする水と電解液の流量を調節する。

図８は、他の蒸気発生タンク８０と、蒸気アイロンのような機器に蒸気を供給するのに使用されるコネクタを示している。蒸気発生タンクのハウジング８１はポリプロピレンのような耐熱プラスチックで形成され、透明であるか半透明であることができ、図８とは異なる形状を有することもできる。ハウジング８１の両端部に密閉型エンドキャップ８２、８５を挟み、ハウジング内部には第１電極９０と第２電極９１を設置するが、エンドキャップと電極はすべて交換が可能である。電極９０、９１は黒鉛のような導体で形成され、ハウジングを図８に示すように真っ直ぐに立てたときに電解液と接触する。

第１エンドキャップ８２は、蒸気を排出して蒸気供給ライン９２と連結する連結ポート８３を有し、連結ポート８３はバーブフィッティング（ｂａｒｂ ｆｉｔｔｉｎｇ）を有することができる。第１エンドキャップ８２は、Ｏ型ガスケットによって蒸気や水が漏れないようになっている。第２エンドキャップ８５内には、電極支持板８６が第２エンドキャップと絶縁するように設置される。電極支持板８６にある２つの支持キャップ８７に鉛筆型電極９０、９１の端部を挟む。第２エンドキャップは、ハウジング８１に締められたときにガスケットによって蒸気と水が漏れないようになる。電極支持板８６と支持キャップ８７は、第２エンドキャップ８５をねじによって完全に締めるために動かない。

図８の電気供給ライン９５は２つの部分で構成される。第１コネクタ９７は雄要素であり、第２コネクタ９８は雌要素であって、電気プラグ９９から蒸気発生タンク８０を分離する。第２コネクタ９８を第１コネクタ９７に連結すれば、支持キャップ８７内部の電気連結によって電極９０、９１に電流が流れ、ハウジング８１内部の水が沸騰して蒸気となるが、この蒸気は供給ライン９２を介して供給される。供給ライン９２は、迅速結合カップリング９３によって機器と連結する。ハウジング８１内に他の電極が存在することもある。第１、第２コネクタ９７、９８は、不時の緩みを防ぐための安全ロック構造と不導体遮蔽構造ももつ。

図８の実施形態には制御装置がない。作業者がハウジング８１内に塩を入れて水道水を満たした後、電気を連結して水を使い切るまで作動させればよい。大部分の水道水にも塩は溶けるため水道水を使用し、塩を追加しなくても蒸気を生成する。

図９は蒸気発生システム１０の他の例であって、蒸気を持続的にも断続的にも決まった量で供給しなければならない料理や他の活動のために販売される場合を例示している。

図９の蒸気発生システム１０の容器１００は、水洗浄が可能な透明のプラスチックで形成され、制御ボックス１０１から分離することができる。制御ボックス１０１には、図３乃至図４で示した蒸気発生タンク３０が配置される。制御ボックス内部の蒸気発生タンク３０は直立しており、容器１００から水の供給を受ける。制御ボックス１０１は、図２の制御機１６、オン／オフ標示器１０２、各種他の標示器、オン／オフスイッチ、及びコントローラ２１と連結する作動時間設定用ハンドルを有する。凝縮物収去器１０３は下部蒸気収容室１０４と分離可能に連結する。制御ボックス１０１内部の蒸気は蒸気収容室１０４と蒸気室１０７に入り、蒸気室に各種食品や物品をおく。蒸気収容室１０４と蒸気室１０７は、ハンドル１０６が備えられているヒンジ式カバー１０５によって開閉する。蒸気室１０７に開けられた多数の孔１０８により、蒸気収容室１０４の蒸気が蒸気室１０７に入る。蒸気凝縮物は凝縮物収去器１０３に落ちる。

Claims (25)

1. 水へのイオン供給器、蒸気発生タンク、流量生成器、電流センサ、遮断器、及び制御機を備え、電解液から蒸気を発生させるシステムであって、
   前記水へのイオン供給器は多孔性イオン材料を含み、水が前記イオン材料を通過する場合、前記イオン材料は水にイオン含有量を付加して電解液を提供するように構成され、
   前記蒸気発生タンクは第１電極と第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極は前記蒸気発生タンクに供給された前記電解液と接触し、
   前記第１電極と前記第２電極がＡＣ電源と連結され、且つ前記電解液が前記蒸気発生タンクへ供給される場合、前記電解液を介して前記第１電極と前記第２電極の間に電流が流れ、前記電流が前記電解液を加熱して水を蒸発させることにより蒸気を生成し、
   前記制御機は前記流量生成器へ接続されて、前記電流センサが測定した電流に基づいて、前記蒸気発生タンクへの前記電解液の供給をオン／オフすることを特徴とするシステム。
2. 前記流量生成器はポンプを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電解液を入れておく容器をさらに含み、前記流量生成器は前記容器から前記蒸気発生タンクに前記電解液を運搬するように連結されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記流量生成器と前記蒸気発生タンクの間にチェックバルブが更に連結されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 前記蒸気発生タンクから蒸気を受ける機器が更に連結され、前記機器は前記蒸気発生タンクで生産された蒸気を使用することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記蒸気発生タンクは第１エンドキャップと第２エンドキャップを有し、第１電極は第１端部と第２端部を有する管形ハウジングを含み、前記管形ハウジングは導体材料を含み、前記第１エンドキャップは前記管形ハウジングの第１端部と連結し、第２エンドキャップは前記管形ハウジングの第２端部と連結し、前記第１エンドキャップと前記第２エンドキャップは共に不導体材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 前記第２電極は前記管形ハウジング内に位置して外径を有し、前記第1電極は内形を有し、前記第２電極の外径は前記管形ハウジングの内径よりも小さくすることにより、前記第１電極と前記管形ハウジングの間に前記電解液が入る間隙部が形成され、前記第１電極と前記第２電極の間を流れる電流は、間隙部内の前記電解液を通過しながら前記電解液を加熱することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 前記蒸気発生タンクに膨脹室があり、前記膨脹室は前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくとも一つの上に伸び、前記電解液の加熱で生じた蒸気が膨脹室に入り、前記膨張室は前記蒸気の連続供給を維持するのに十分な体積を有することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第２電極は円形の断面を有することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
10. 前記蒸気発生タンクは蒸気発生タンクハウジングとカバーを有し、前記蒸気発生タンクハウジングは側壁と底を有して不導体材料で形成され、前記カバーは前記蒸気発生タンクハウジングに分離可能に連結され、前記カバーと前記蒸気発生タンクハウジングの間に水が漏れることを防ぐ周辺ガスケットが配置されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
11. 前記第１電極と前記第２電極は四角板の形状を有することを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
    
12. 前記第１電極と前記第２電極うちの少なくとも一つの底に沿って前記電解液が通過するノッチが形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 蒸気発生タンク、制御機、電流センサ及び遮断器を含む、電解液から蒸気を発生させるシステムであって、
    前記蒸気発生タンクは第１電極と第２電極を有し、
    前記第１電極と前記第２電極は前記蒸気発生タンクに供給された前記電解液と接触し、前記第１電極と前記第２電極がＡＣ電源と連結され、且つ前記電解液が前記蒸気発生器へ供給される場合、前記電解液を介して前記第１電極と前記第２電極の間に電流が流れ、前記電流が前記電解液を加熱して蒸気を生成し、前記蒸気発生タンク内部のすべての電解液が蒸気に変われば、電流の流れが自動的に停止し、
    前記遮断器は設定点を有し、前記設定点を超える電流の流れにより前記遮断器が遮断され、蒸気の生成を停止させる電気的遮断が起こり、前記制御機は、もし前記電流センサにより測定されたＲＭＳ電流が前記設定点へ接近する場合、各ＡＣサイクルの一部分の間に電流の流れを切るように構成されることを特徴とする、システム。
14. 供給ライン、迅速結合カップリング、及び機器をさらに含み、前記機器は、前記供給ラインと前記迅速結合カップリングによって前記蒸気発生タンクからの蒸気を受けるように連結され、前記蒸気発生タンクで生産された蒸気を使用することを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第１電極と前記第２電極は鉛筆型であることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記電解液は、導電不純物が含まれている水道水と食卓塩が添加されている水道水のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記制御機は位相角度制御機を含む、請求項１３に記載のシステム。
18. 水へのイオン供給器を更に含み、前記水へのイオン供給器は、イオン材料を含み、水が前記イオン材料を通過する場合、前記イオン材料は水にイオン含有量を付加し前記電解質溶液を提供するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
19. 流量生成器を更に含み、前記流量生成器は前記蒸気発生タンクへの前記電解液の流れを決定し、前記制御機は前記流量生成器を制御するように接続され、前記制御機が前記蒸気発生タンク内の前記電解液の量を一定に維持する場合、蒸気の連続供給が生み出されることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
20. 流量生成器を更に含み、前記流量生成器は、前記蒸気発生タンクへの前記電解液の流れを決定し、前記制御機は前記流量生成器を制御するように接続され、前記制御機が前記蒸気発生タンクへの前記電解液の特定量を提供する場合、所定量の蒸気が生成されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
21. 前記第１電極と前記第２電極が前記電解液に接触する場合、前記電解液は前記第１電極に沿ってある高さへ伸び、前記制御機は前記電流測定器により測定されるプリセット電流を提供するプログラムを含み、前記電流センサが電流が前記プリセット電流まで上昇したことを決定する場合、前記蒸気発生タンクへの前記電解液の供給を中断するために、前記流量生成器を停止することにより、前記制御機は前記プリセット電流を維持し、そのような操作が前記蒸気発生タンク内の前記電解液のイオン含有量に変化を起こし、及び前記電解液の抵抗が一定に維持されるように前記高さの変動を起こすことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
22. 前記制御機は位相角度制御機を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
23. 前記所定の電流レベルは１４アンペアであり、前記遮断器の設定点は２０アンペアであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
24. 前記蒸気発生タンクは内部空間高さを有し、前記第１電極は正電極であり、前記正電極は前記内部空間高さの１/３に等しい高さまで伸びることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
25. 前記制御機により前記流量生成装置が前記蒸気発生タンク内の前記電解液の量が一定に維持される場合、蒸気の連続供給が生み出されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。

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