JPH07294011A - 貯水槽から熱隔離された蒸気センサを持つボイラ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸騰水分配装置20の貯水槽22内の水温が、水
中に溶解した空気に影響されることなく、正確に表示す
る沸騰水制御システムを提供する。 【構成】 沸騰水分配装置20は、内部に水を温めるため
の発熱体44を持つ貯水槽22を含み、この貯水槽22の上部
38は第一と第二の部分40、44に分かれている。この貯水
槽22は水の導入用入口24と分配用出口26とを含む。この
沸騰水制御システムは、蒸気が発生すると制御信号を発
する蒸気センサ62を含み、蒸気センサ62が発する制御信
号に反応して、発熱体44を作動開始したり作動停止する
制御モジュール48が付く、貯水槽22の第一部分40には蒸
気と空気を逃がすための第一の蒸気管70が連通し、加熱
された空気を除去するために第一蒸気管70上に空気抜き
78がある。空気を除去された蒸気は第一蒸気管70を通っ
て蒸気センサ62に到達し、貯水槽22内の水の正確な温度
が読み取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温水分配装置、特に沸騰
温度にある大量の温水を貯水かつ分配することのできる
温水分配装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レストランその他の外食産業において
は、例えばパスタ、じゃがいも、グレービーソース、ス
ープの調理など様々な調理用途のために温水をためてお
くことが望ましい。また、沸騰温度に近い熱水が必要な
時にいつでも使えるようになっていると洗浄用途にも役
立つ。これらの用途に適した装置として様々な湯沸かし
／分配装置が考案されてきた。

【０００３】典型的な温水分配器は貯水槽を含み、その
中で加熱装置でお湯を沸かすようになっている。制御シ
ステムが貯水槽の中の水の温度を感知し、望ましい温度
に保つ。制御システムは典型的には貯水槽内の水の温度
をモニターする検温器と、貯水槽内の水の残量をモニタ
ーする残量感知器を含む。温水分配器の例としては、米
国特許5,019,690（クネップラー）および米国特許5,03
8,752（アンソン）に開示されているものがある。

【０００４】クネップラーの'690特許による装置は、温
水貯水槽から出てくる蒸気の温度を感知する蒸気感知ユ
ニットを含む。この蒸気感知ユニットは、貯水槽と連通
する蒸気排出管から出てくる蒸気を受ける位置に置かれ
ている。蒸気は貯水槽からこ配管を通って進み、蒸気感
知ユニットの近くで管の外に出る。蒸気感知ユニットの
蒸気センサは制御システムに連結して、管から外に出る
蒸気に対応して発熱体を作動開始させたり作動停止させ
たりする。制御ユニットと連結した蒸気センサは、貯水
槽内の水を望ましい温度範囲に保つ。

【０００５】アンソンの'752特許は、温水分配装置の貯
水槽から排出される蒸気の有無に対応して蒸気センサの
位置を決めるのを容易にするような新しい蒸気センサ取
り付け構造を示している。このセンサ取り付け構造はセ
ンサを貯水槽から断熱し、排出する蒸気がないときはセ
ンサを自由に大気に触れさせるようになっている。

【０００６】クネップラーの'690特許はタンク容量がお
よそ５ガロンであるときは非常にうまく機能する。しか
しクネップラー'690の構造を10ガロン以上のタンク容量
を持つ温水分配装置で用いると、特定の性能パラメータ
ーが満足されないことがある。発生しうる一つの問題
は、発熱体が作動停止するのが早すぎることがあるとい
うことである。発熱体は貯水槽内の水がおよそ華氏200
度に達した時に作動停止する傾向がある。一定の時間が
経つと発熱体はもう一度作動開始し、受容できる温度に
達するまで水を加熱するのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この問題を詳細に調査
してみた結果、以下のことが分かった。すなわち、冷水
を加熱すると、それまでは水の中に溶けていた空気が液
中から出てきて水の上面に上がってくる。そして空気は
そこから大気中に逃げていく。液中の空気の脱出は水温
が沸騰温度に近づくにつれてより速くなる。

【０００８】溶液から逃げていく空気は加熱はされてい
るが、まだ沸騰温度までは加熱されておらず蒸気にもな
っていない。逃げていく空気は加熱されているため、蒸
気排出管内を勢いよく進んで蒸気センサを通過する。大
容量のシステムの場合、加熱された空気の量は、蒸気セ
ンサが感知する温度に影響を与えるに十分であり、実際
には水が沸騰温度に達していないのにあたかも達してい
るかのように示させるのである。

【０００９】10ガロンのタンクは、その大容量のため５
ガロンのタンクより内部の容量が大きく、また５ガロン
のタンクと比べて典型的により深く、より大きな上面積
を持っている。このように10ガロンの貯水槽は、５ガロ
ンの貯水槽との間に寸法上の差異があり、またかなり大
容量でもあるため、十分な量の加熱された空気が蒸気セ
ンサを横切り、それによって発熱体が早期に作動停止し
てしまうのである。以上の理由のため、実質的により大
きな水容量を持ち、新規かつ非自明な沸騰水制御システ
ムを採用した、貯水槽内の水を沸騰温度近くに保つ装置
が求められている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一般的な目的
は、大容量の温水貯水槽内の残存温水の温度を沸騰温度
近くに保つための大容量の温水貯水槽と共に用いる沸騰
水制御システムを提供することにある。本発明のもう一
つの目的は、貯水槽内の温水の温度が一旦沸騰温度に達
すると蒸気の温度を感知するように構成した、蒸気によ
って作動開始する大容量温水分配装置用沸騰水制御シス
テムを提供することにある。

【００１１】本発明のさらに別の目的は、貯水水槽内に
保たれている水を温めるための発熱体の早期作動停止を
防ぐ沸騰水制御システムを提供することにある。要する
に、また上記の通り、本発明は沸騰水分配装置と共に用
いる沸騰水制御システムを特徴とする。この沸騰水分配
装置は、貯水槽と、その中にあって水を温めるために用
いる発熱体を含む。

【００１２】貯水槽の上部は第一と第二の部分に分けら
れている。貯水槽には水を導入するための入口と、水を
分配するための出口がある。前記沸騰水制御システムは
蒸気が発生すると制御信号を発信する蒸気センサを含
む。この沸騰水装置には制御モジュールが付いており、
前記蒸気センサと発熱体に連結されている。この制御モ
ジュールが前記蒸気センサが発信する制御信号に反応し
て発熱体を作動開始させたり作動停止させたりするので
ある。

【００１３】貯水槽の第一の部分には蒸気と空気を該第
一部分から逃がすための第一蒸気管が連通している。こ
の第一蒸気管には空気抜きが設けられており、該第一蒸
気管から加熱された空気を排気する。蒸気は前記蒸気管
を通って蒸気センサに到達するため、貯水槽内に保たれ
ている水の温度を正確に読み取ることができる。本発明
の構造および動作の構成方法、ならびにそれらの目的や
利点は、添付図面を参照ながら以下の説明を読むことに
より理解できるであろう。なお添付図面においては同じ
参照番号は同じ要素を示している。

【００１４】

【作用】貯水槽の第一蒸気管には空気抜きが設けられて
おり、該空気抜きから加熱された空気が排除され、蒸気
が前記蒸気管を通って蒸気センサに到達するため、貯水
槽内に保たれている水の温度を正確に読み取る。貯水槽
内の水が溢れて第一および第二蒸気管の中にまで侵入し
たり、蒸気が凝結し前記蒸気管先端の集水容器内で望ま
しくないレベルまでたまると、制御モジュールが加熱手
段を作動停止させる。

【００１５】

【実施例】本発明は様々な形態で実施することが可能で
あるが、ここでは本発明の原理をよく例示する実施例を
図示して詳細に説明する。ただしこの実施例はあくまで
一つの例であり、本発明の範囲はこれらの図や説明で限
定されるものではない。一般的な概略図である図１が示
す沸騰水分配装置20は、本体21と、それに内蔵された貯
水槽22と、それに連通して水25を貯水槽22に導入する入
口24と、そこから水を分配する出口26とからなる。

【００１６】貯水槽22は側壁28、底30、および頂部32か
ら構成されており、側壁28と底30と頂部32の間に囲まれ
た空間が貯水槽空洞34を定義する。頂部32にはバッフル
36が取り付けられており、貯水槽22の上部38に向かって
下向きに延び、上部38の容量と表面37を第一部分40と第
二部分42に分割している。沸騰水分配器20の貯水槽22に
保たれている水は、一般的に貯水槽22の底部46に位置す
る発熱体44の発熱手段によって温められる。

【００１７】制御モジュール48の制御手段は発熱体44に
連結して発熱体44の作動開始または作動停止を調節す
る。水位センサ50が上部38に置かれ、予め定められた貯
水槽22の望ましい水位を感知し、貯水槽に残る水の表面
37と頂部32の内側表面56との間の間隙52を維持する。水
位センサ50は制御モジュール48に連結している。

【００１８】図１の一般概略図に示す沸騰水分配器20
は、給水ライン60に接続した制御可能吸い込み弁58を有
している。この制御可能弁58は制御モジュール48に連結
している。沸騰水分配器20は、蒸気を感知する手段、す
なわち蒸気感知ユニット62をさらに含む。この蒸気感知
ユニットは貯水槽22内にある沸騰水に対して反応する。
この蒸気感知ユニット62は蒸気センサ64と、集水容器68
内にある水位センサ66を含む。

【００１９】第一蒸気管70が貯水槽22の第一部分40と連
通して導管を形成し、その中を蒸気が流れる。第一蒸気
管70の最遠端72は蒸気センサ64の近接位置にある。第二
蒸気管74が第二部分42と連通して第二部分42で発生した
蒸気を貯水槽22から集水容器68に逃がす。第二蒸気管74
の排気側端部76は、そこから逃げる蒸気が蒸気センサ64
が感知する蒸気の温度に影響を与えないように蒸気セン
サ64から離れた位置にある。

【００２０】水位センサ66は集水容器68内にあって容器
68内の水位を感知し、制御モジュール48が感知する信号
を発信する。制御モジュール48は信号が許容動作パラメ
ーターの範囲から外れると分配器20を作動停止させる。
例えば、貯水槽22内の水が溢れて第一および第二蒸気管
70、74のいずれかまたは両方の中にまで侵入するか、ま
たは蒸気が凝結し容器68内で望ましくないレベルまでた
まると、水位センサ66の信号が許容パラメーターの範囲
を外れ、それに対応して制御モジュール48が加熱手段44
を作動停止させ、水が集水容器68の中にさらにたまるの
を防ぐ。

【００２１】容器22の上部38はバッフル36によって第一
部分40と第二部分42に分割されている。バッフル36は第
一部分40と第二部分42の望ましい容量または表面積37を
確保するために頂部32に沿って設置することができる。
貯水槽22に保たれている水が発熱体44によって加熱され
ると、水の中に溶けていた空気が水から出てきて水面に
上がってくる。

【００２２】加熱された空気77が間隙52にたまってくる
につれて、また加熱された空気の発生率が上昇してくる
にしたがって、加熱された空気77は第一蒸気管70を通っ
て強制的に排気される。第二部分42の加熱された空気77
は第二蒸気管74を通って集水容器68に移動する。第二蒸
気管74を通る蒸気は集水容器68の中で凝結し、蒸発す
る。

【００２３】第一部分40内で結果的に発生する蒸気79は
第一蒸気管70を通って集水容器68内に移動し、そこで最
遠端72から蒸気センサ64に向かって放出される。ここで
注意すべきは、蒸気センサ64は貯水槽22から熱的に隔離
されており、そのため貯水槽22から放射された熱は蒸気
センサ64上に放出される蒸気の検温には影響をおよぼさ
ないということである。さらに、集水容器68は凝縮液の
蒸発を容易にするために貯水槽22と熱的に密接に接触し
ている。

【００２４】加熱の最初の段階においては、加熱された
空気77は第一蒸気管70を通って逃げる（図２参照）。空
気抜き78が第一蒸気管70と連通しており、低密度の加熱
空気77を第一蒸気管70から逃がす。空気抜き78は第一蒸
気管70の高架部分80に位置しており、低密度の加熱空気
77が上昇するのを利用する。加熱された空気を空気抜き
78から逃がすことによって、加熱された空気77が蒸気セ
ンサ64の検温に影響を及ぼすことはなくなる。

【００２５】加熱過程が続くにつれて、貯水槽内の加熱
された水が蒸気79を発生し始める。蒸気79は間隙52に集
まり、最終的に第一蒸気管70内に流れ込む。高密度の蒸
気79は空気抜き78内には上昇しようとせず、一般的に水
平な通路に沿って蒸気センサ64に流れ続けるための運動
量を十分に持つ。加熱された空気を除去することによ
り、蒸気センサ64は貯水槽内の水の温度をより正確に感
知することになる。この正確さは、センサ64の読みを誤
らせる加熱された空気の温度ではなく、蒸気の温度だけ
を感知することの結果である。

【００２６】実際には、水25は貯水槽22内で加熱された
温度に保たれる。水温は一定の望ましい温度範囲内に保
たれ、これは制御モジュール48によってモニターされ、
制御される。水位センサ50は、十分な量の水が出口26か
ら分配されると制御モジュール48が制御可能吸い込み弁
58を作動開始させて入口24を通して貯水槽22内に水を導
入するように表面37の水位をモニターする。

【００２７】加えられた水は発熱体44によって温められ
るが、この発熱体は貯水槽22へ加えた水に応じて制御手
段48によって作動開始させられる。入口24から給水が始
まると、表面37は水位センサ50が貯水槽の満杯を感知す
る点まで上昇する。満杯状態が制御モジュール48によっ
て感知されると、制御モジュール48は吸い込み弁58を制
御して入口24から水が入ってくるのを停止する。

【００２８】加熱されていない水が発熱体44によって温
められると、最初、水は膨張し、水に溶けていた空気が
水から出てきて水面37に上昇し、第一部分40と第二部分
42の空気の間隙52に集まる。加熱された空気77は第一部
分40から第一蒸気管70内に流れ込み、そこから空気抜き
78内に上昇していって大気中に逃げる。

【００２９】第一部分40に集まる蒸気79は第一蒸気管70
を通過して容器68内部の蒸気センサ64からわずかに離れ
た場所に流れ込む。第二部分42に集まる蒸気79は第二蒸
気管74を通って集水容器68内に流れ込む。第一蒸気管70
を通る低密度の加熱空気77は空気抜き78を通って上昇
し、結果的に蒸気79だけが第一蒸気管70の最遠端72から
排出されることになる。こうして蒸気センサ64に届けら
れる蒸気79は貯水槽22内の温水25の正確な温度を伝え
る。

【００３０】以上、本発明の好ましい実施態様について
説明したが、本願の特許請求の範囲を逸脱することなく
本発明の様々な変更態様が可能であることは当業者には
明らかであろう。本発明は以上の開示に限定されるもの
ではない。

【００３１】

【発明の効果】本発明のボイラ制御システムの使用によ
り下記の効果を得た。 大容量の温水貯水槽内の残存温水の温度を沸騰温度近
くに保つことができた。 貯水槽内の温水の温度が沸騰温度に達すると蒸気の温
度を感知した。 貯水槽内に保たれている水を温めるための発熱体の早
期作動停止を防ぐことができた。 貯水槽内に保たれている水の温度を正確に読み取るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがって作られた沸騰水制御システ
ムを含む大容量沸騰水分配器を示す概略図である。

【図２】第一蒸気管を通る加熱空気の流路を示す、前記
第一蒸気管の拡大、部分断片的、横断面図である。

【符号の説明】 ２２ 貯水槽 ４４ 発熱体 ４８ 制御モジュール ６４ 蒸気センサ ５０，６６ 水位センサ ７０，７４ 第一・二蒸気管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水分配装置であって、貯水槽（22）
   と、該貯水槽と連通して該貯水槽内に水を導入するため
   の入口（24）と、該貯水槽と連通して該貯水槽から水を
   分配するための出口（26）と、該貯水槽と作動連動関係
   にある発熱体（44）と、一般的に前記貯水槽から熱隔離
   されており、該貯水槽から発生する蒸気に反応して蒸気
   を感知するとそれを知らせる制御信号を発信する蒸気感
   知器（蒸気感知ユニット）（62）と、前記発熱体に連結
   しており、前記制御信号に反応して前記発熱体を作動開
   始させたり作動停止させたりして前記貯水槽内の水を実
   質的に沸騰状態に維持するところの、前記沸騰水分配装
   置を制御するコントローラ（制御モジュール）（48）と
   を有する沸騰水分配装置において、前記貯水槽が第一部
   分と第二部分（40、42）とを定義する上部を持ち、 前
   記貯水槽（22）の前記第一部分（40）と連通する第一端
   部と、前記蒸気感知器と相対的な位置にあって前記貯水
   槽（22）の前記第一部分（40）からの蒸気を前記蒸気感
   知器に届ける第二端部とを持つ第一の蒸気管（70）を有
   し、さらに 前記第一と第二の端部の間に位置する前記
   第一の蒸気管（70）から延び、それに連通して、前記第
   一蒸気管からの熱い空気を排気する空気抜き（78）を有
   することを特徴とする沸騰水分配装置。
2. 【請求項２】 前記貯水槽の前記第二部分から出てくる
   加熱された空気と蒸気を排出するための、前記貯水槽
   （22）の前記第二部分（42）と連通する第二の蒸気管
   （74）を有することを特徴とする請求項１記載の沸騰水
   分配装置。
3. 【請求項３】 前記空気抜き（78）が前記第一蒸気管
   （70）の高架部分に配置されていることを特徴とする請
   求項１記載の沸騰水分配装置。
4. 【請求項４】 前記貯水槽（22）と作動連動関係にあ
   り、前記コントローラ（制御モジュール）（48）と連結
   している水位センサ（50）を有することを特徴とする請
   求項１記載の沸騰水分配装置。
5. 【請求項５】 前記発熱体と連結し、前記制御信号に反
   応して前記発熱体を作動開始させたり作動停止させたり
   して前記貯水槽内の水を実質的に沸騰状態に保つ、前記
   沸騰水分配装置を制御するためのコントローラ（制御モ
   ジュール）（48）を有することを特徴とする請求項１記
   載の沸騰水分配装置。