JPH09196302A

JPH09196302A - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JPH09196302A
Application number: JP975596A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Kunimoto; 啓次郎国本; Yutaka Takahashi; 豊高橋; Daisuke Betsusou; 大介別荘; Kenji Yasui; 健治安井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】水蒸気などの加熱ガスを小型の装置で効率よ
く安定して発生させる蒸気発生装置の提供を目的とした
ものである。【解決手段】非金属体から成る加熱室１０に、励磁コ
イル１１が発生させる磁界変化により発熱する発熱体１
５を内設し、液供給手段２０により発熱体１５へ液体を
供給し、制御手段２１により励磁コイル１１への供給電
力と液供給手段２０の液量を制御することにより、発生
蒸気量と蒸気温度と任意に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は家庭や業務用の食品
の解凍、調理叉はパン等の食品加工工程や空調、室内清
浄、衣類プレス、殺菌等に使用される蒸気発生装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蒸気発生装置は図６に示す特開平
４−５１４８７号公報の如く、蒸気発生装置１は鉄心２
の周囲に導電性線材を巻回して誘導コイル３を形成し、
前記鉄心２の上に、底面が磁束路となり得る鉄板４を備
えた蒸気発生槽５を設け、前記蒸気発生槽５内に水噴射
パイプ６と前記水噴射パイプ６に蒸発水を送るポンプ７
で構成された流体供給手段と、ニードル弁８を挿入した
蒸気排出管９とで構成された加熱気体を取り出す手段を
設けている。前記誘導コイル３には商用周波数の交流電
源が接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、底面の発熱体となる鉄板の水と接する部分
が平面であるため放熱面積が限られ、蒸発量を多くする
ため、電気入力を大きくすると鉄板の表面温度が上昇
し、水との温度差が大きくなって、水が膜沸騰を起こ
す。この膜沸騰が発生すると、水が鉄板上で転がり熱効
率が低下するため、蒸気発生が遅れるばかりでなく、鉄
板の表面温度は更に上昇し、機器の損傷を引き起したり
する。

【０００４】また、鉄板は均一加熱を行うために厚みを
有し、熱容量的にも大きくなる、そのため温度上昇に時
間遅れが発生し、蒸発量の正確なコントロールが出来な
かった。

【０００５】さらに、誘導加熱により鉄板、鉄心が加熱
され、これに近接する導電性線材が自己発熱以外に熱伝
導や輻射によって加熱されるため、絶縁被膜が損傷した
り、冷却構成が複雑になるなどの課題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、水蒸
気などの加熱ガスを小型の装置で効率よく安定して得る
ことが出来る蒸気発生装置の提供を目的としたものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、下記構成とした。

【０００８】非金属体からなる加熱室内に発熱体を設置
し、この発熱体を誘導加熱により加熱する構成とし、さ
らに加熱した発熱体に液供給手段によって液体を供する
ことにより蒸気を発生させ、この蒸気を排出する排出口
より取り出すと共に、制御手段により、加熱源および液
供給源を制御する蒸気発生装置としたものである。この
構成で電磁誘導で発熱体を加熱するため、短時間で効率
よく加熱することができる。また、制御手段により液供
給量を制御しているので任意の特性を有する蒸気を必要
量だけ得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、発熱体と、前記発熱体
を内設する非金属体から成る加熱室と、前記発熱体を電
磁誘導により加熱する励磁コイルと、前記発熱体へ液体
を供給し蒸気を発生させる液供給手段と、前記発生した
蒸気を排出する流出口と、前記励磁コイルへの供給電力
および前記液供給手段の液量を制御する制御手段とを備
えた構成とした。

【００１０】この構成によって、液供給手段から供給さ
れる液体は、加熱室内の発熱体に供給され、液は発熱体
により加熱され加熱室内に蒸気を発生させ、流出口から
蒸気が送出される。一方、制御手段から励磁コイルへ交
流電力が供給され、電磁誘導により前記発熱体は短時間
に加熱される。

【００１１】また液供給手段から供給される液体を、加
熱室上部に設けられた流入管から発熱体に滴下すること
により、瞬時に加熱室内に蒸気を発生させることができ
る。

【００１２】また、加熱室の外周に断熱層を設け、その
周囲に励磁コイルを配置することにより、発熱体からの
励磁コイルへの熱伝導を遮断する。

【００１３】また、発熱体を金属体の周囲に給水体を設
けた構成とすることにより、液供給手段から供給される
液体をいったん給水体に拡散させ、この給水体の液体を
金属体により加熱し蒸発させることで、金属体周囲で均
一な加熱ができる。

【００１４】また、発熱体の骨格を多孔質金属体で構成
することにより、誘導電流は骨格部を流れ発熱面積が広
がると共に発熱体内部に液が浸透し気化速度が速まる。

【００１５】また、水等の液が浸透し発熱する発熱体
は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ステンレス合金等の耐水、
耐食性多孔質金属体で構成することにより、蒸発で残留
物の溶解濃度が高くなり腐食が生じやすい気体境界層の
ような腐食は生ぜず加熱する。

【００１６】また発熱体を多孔質金属体で構成し、加熱
室内面と前記発熱体との間に給水体を充填し、液供給手
段からの液体を給水体に供給し、発熱体を加熱すること
により、給水体の液体は発熱体との接点近傍で蒸発し、
この発生した蒸気は多孔質金属体の内部を通過して流出
口から排出されるため、多孔質金属体は均一に加熱され
る。

【００１７】また、加熱室に内設したノズルから液体を
発熱体へ噴霧させることにより、液体が発熱体へ均一に
拡散して、発熱体の温度が均一化され、加熱効率が上が
る。

【００１８】また、蒸気量調節手段は励磁コイルへの供
給電力と液供給手段の液量とを予め定めた割合で変更さ
せることにより、蒸発量を変更する場合に供給電力と液
量の関係が常に最適条件になる。

【００１９】また制御手段の蒸気量調節手段は、温度検
知手段の検出する加熱室からの蒸気温度が所定範囲に入
るように励磁コイルへの供給電力または液供給手段の液
量をを調節する。

【００２０】さらに、加熱室下端に設けた排出口によ
り、加熱室内で結露した液や蒸発しきれなかった液を加
熱室外に排出する。このとき排出口に有したトラップに
より蒸気が排出されるのを防ぐ。また、流出口は排出口
より高い位置に配することで、流出口から排出液が排出
されるのを防いでいる。

【００２１】以下本発明の実施例を液として水を用いた
場合につき図１から図５を参照して説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例の蒸気発生装
置の断面図である。また図２（ａ）は同蒸気発生装置の
多孔質金属発熱体の斜視図で、図２（ｂ）は同蒸気発生
装置の多孔質金属発熱体の部分拡大図である。さらに図
３は同蒸気発生装置の制御手段の流れ図である。

【００２３】図において、１０は非金属体である耐熱ガ
ラスやセラミックなどの耐熱性を備えた材料を筒状に構
成してなる加熱室、１１は加熱室１０の外周に設けた励
磁コイルで、耐熱樹脂で円筒状に成形したボビン１２に
導電性線材１３を巻回して構成している。加熱室１０と
励磁コイル１１の間は、空隙を形成して加熱室１０から
励磁コイル１１への伝熱を遮断する断熱層１４としてい
る。この断熱層１４には断熱材を充填して構成してもよ
い。また、加熱室１０は、内部に円柱状の発熱体１５を
備え、この発熱体１５より下部には蒸気を外部へ取り出
す流出口１６を備え、上端には発熱体１５に水を滴下す
る液供給口１７が備えられている。さらに加熱室１０下
端で流出口１６位置より低位に加熱室１０下部に溜まる
水を加熱室１０外に排出する排出口１８を設ている。こ
の排出口１８から加熱室１０内の蒸気が流出しないよう
にトラップ１９が設けてある。

【００２４】２０は液供給口１７へ水を供給する液供給
手段で、本実施例ではポンプを用いている。２１は励磁
コイル１１への供給電力とポンプ２０の液量を制御する
制御手段である。２２はポンプ２０へ補給皿２３を介し
て水を供給するタンクである。

【００２５】発熱体１５は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ス
テンレス合金等の耐水、耐食性が良い金属で構成し、図
２（ａ）、（ｂ）に示すような多孔質体で連続する骨格
２４で構成されている。２５は骨格２４間に連通する空
間である。この発熱体１５の外周に吸水体２６を巻き付
け、加熱室１０の内面との間の隙間を吸水体２６で充填
している。

【００２６】また、発熱体１５の上面にもこの吸水体２
６で覆い、液供給口１７からの水を吸水体２６全体へ拡
散させ、発熱体１５の上面、外周から水を供給する。

【００２７】断熱層１４は加熱室１０の外周面とボビン
１２の内面の間に垂直方向に開放した空気層を形成し、
この空気層に対流を発生させることによって加熱室１０
とボビン１２との間で直接熱が伝導しないようにしてい
る。なお、この空気層は断熱材を充填して構成してもよ
い。

【００２８】吸水体２６はセラミック繊維、ガラス繊
維、ロックウール等の吸水性が良く耐水性耐熱性に優れ
た繊維で構成されている。なお、耐熱性の高い樹脂繊維
でも可能である。

【００２９】制御手段２１は、ポンプ２０の送水量を可
変可能に駆動するポンプ駆動回路２７と、励磁コイル１
１への交流電力発生用のインバータ回路である高周波電
源回路２８と、設定部２９と、この設定部２９の所要蒸
気量の設定状態に応じてポンプ駆動回路２７と高周波電
源回路２８を制御する蒸気量調節手段である制御部３０
を備えている。

【００３０】また、制御手段２１は流出口１６に設けた
温度検知手段３１からの蒸気温度を検知する温度検知回
路３２を有し、制御部３０は、この検知温度に応じて高
周波電源回路２８を制御する。

【００３１】上記構成において動作を図３の制御手段２
１の流れ図を中心に説明する。図３の３３では設定部２
９で設定された蒸気量としてポンプ２０の送水量の設定
値を読み込む。３４では同様に設定部２９で設定された
蒸気温度レベルを読み込む。そして読み込んだ送水量の
設定値に応じた水量になるよう３５でポンプ駆動回路の
設定を行いポンプ２０を駆動させる。３６で送水量と供
給電力量が予め定めた割合になるよう送水量の設定値と
蒸気温度レベルに応じた蒸気が得られるよう供給電力量
の選定を行う。例えば送水量の設定レベルが「多」、
「中」、「少」の３段階で、蒸気温度レベルの設定レベ
ルが「高」、「中」、「低」の３段階とすると、３×３
＝９組の供給電力量の運転条件が設定され、この中から
任意の供給電力量が選定され、この選定された供給電力
量で高周波電源回路２８を駆動させる。

【００３２】高周波電源回路２８が始動すると、交流電
力が励磁コイル１１に送られ、励磁コイル１１の周囲に
交流磁力線が発生する。この交流磁力線は発熱体１５中
を貫通する。供給された交流のサイクルにしたがって磁
力線の方向が変化すると、発熱体１５中には、その磁力
線変化を阻止しようとする電気的力が作用し、発熱体１
５中にはコイル電流と逆向の渦電流が誘起される。この
誘起された誘導電流により発熱体１５は発熱する。この
誘導電流は無数の骨格２４を流れ、発熱体１５は全面に
わたって発熱状態になる。すなわち、電磁誘導加熱され
ることになる。一方、ポンプ２０より供給される水は、
液供給口１７から給水体２６に滴下され、この水は毛細
管現象により給水体２６全体に拡散すると同時に、発熱
体１５の多孔質の空間２５に浸透する。発熱体１５に浸
透してゆく水は加熱気化し蒸気となって、自らの蒸気圧
により流出口１６から吹き出される。

【００３３】本発明の第１の実施例によれば、発熱体を
多孔質金属体で構成しているため、発熱表面積が多く、
発熱体１５の内部に形成された空間２５により水の浸透
と蒸気の抜けがよくなり、発熱効率が高く、蒸気発生速
度も速くなる。

【００３４】また、発生した蒸気は自らの蒸気圧により
多孔質金属体の内部を通過し、さらに加熱されることに
より、１００℃以上の過熱蒸気が取り出せる。これは、
励磁コイルへの供給電力を多くして、ポンプへの送水量
を少なくすることで簡単に設定できる。

【００３５】さらに、発熱体は加熱室の電気絶縁距離を
確保した壁を介し電気的に隔離され、電気回路の充電部
が水や蒸気中に曝されることがない。

【００３６】また、水を給水体に拡散させて、発熱体に
水を供給しているため、発熱体の局部的な加熱がなく均
一加熱ができる。

【００３７】また、流出口は排出口より高い位置に配す
ることで、加熱室内で結露した液や蒸発しきれなかった
液を流出口から洩らすことなく加熱室外に排出できる。
このとき排出口に有したトラップにより蒸気が排出口か
ら排出されるのを防ぐことができる。

【００３８】さらに、加熱室の外周に断熱層を設け、そ
の周囲に励磁コイルを配置することにより、発熱体から
の励磁コイルへの熱伝導を遮断することができ、励磁コ
イルの冷却が必要最低限でよい。

【００３９】次に本発明の第２の実施例を図４を用いて
説明する。図４は本発明の第２の実施例の蒸気発生装置
の蒸気量調節手段である制御部の制御流れ図である。第
２の実施例において第１の実施例と相違する点は、温度
検知手段３１の検出温度に応じて励磁コイル１１への供
給電力またはポンプ２０の送水量を制御するところにあ
り、４３では検出温度Ｔが予め設定した限界温度Ｔlim
を超えた場合は、４４で高周波電源回路２８の供給電力
Ｐを停止させ、４５でポンプ駆動回路２７のポンプ出力
Ｗも停止させる。検出温度Ｔが限界温度Ｔlim以下であ
れば、４６で供給電力Ｐを（１）式に基づいて算定す
る。

【００４０】Ｐ＝Ｋ１・（Ｔｓ−Ｔ）（１）だだし、Ｋ１は比例ゲイン、Ｔｓは設定部２７で設定さ
れる設定温度。

【００４１】すなわち検出温度Ｔが設定温度Ｔｓになる
よう供給電力Ｐを制御する。一方、高周波電源回路２８
やポンプ２０の故障や、加熱室１０の目詰まりにより検
出温度Ｔが限界温度Ｔlimを超えた場合、４３で判定し
て４４および４５で、供給電力およびポンプ動作を停止
させる。

【００４２】本発明の第２の実施例によれば、流出口１
６からの吹き出し温度が設定温度Ｔｓに制御されるた
め、使用目的に適合した蒸気の条件を維持できる。ま
た、異常状態でも吹き出し温度が限界温度Ｔlimに達す
ると運転を停止できる。

【００４３】次に本発明の第３の実施例を図５を用いて
説明する。図５は本発明の第３の実施例の蒸気発生装置
の要部縦断面図である。第３の実施例において第１の実
施例と相違する点は、発熱体１５の上面の吸水体２６を
無くし、液供給口１７の先端を霧化ノズル５０として、
水を発熱体１５および吸水体２６に噴霧するよう構成と
したことにある。

【００４４】本発明の第３の実施例によればノズル５０
により水を発熱体１５および吸水体２６に噴霧するた
め、発熱体１５への水の浸透が速く蒸気発生速度が速ま
る。また、均一に水が浸透するため、均一加熱が実現で
きる。

【００４５】なお、上記実施例では多孔質金属体は連続
する空隙と細い線体で３次元の網目状に構成された場合
につき説明したが、この他連続気泡を有する金属体や微
細な貫通孔の金属体も含む。すなわち、多孔質金属体は
金属の骨格に多数の貫通孔を有する多孔体であればよ
い。

【００４６】また、多孔質金属だけでなく、ステンレス
合金等の磁性金属の線材を円柱状に束ねて構成してもよ
い。

【００４７】また、上記実施例ではポンプから供給され
る水が発熱体に滴下されて蒸発する構成としたが、流出
口を上部に設け、発熱体の一部または全体を水に浸すこ
とにより蒸気を発生させて、上部の流出口から蒸気を吹
き出しても同様の効果が得られる。

【００４８】さらに、上記実施例での液供給手段にポン
プを用いたが、加熱手段より高い位置に給水タンクを設
けて、落差を利用し、バルブ開度により水量を制御して
もよい。

【００４９】また、上記実施例では水を蒸発させていた
が、石油燃焼機の気化器における石油気化などに利用す
る場合、水の代わりに石油燃料を気化させてもよい。

【００５０】

【発明の効果】

（１）流出口から送出される蒸気は、励磁コイルへの供
給電力と液供給手段の液量とを予め定めた割合で変更さ
せることにより、蒸気発生量と蒸気温度を任意に設定す
る事ができるため、調理に応用すれば、蒸し物などの食
材に適用でき、食器洗浄や屋内清浄に応用すれば、洗
浄、殺菌の広い用途に適用できる。

【００５１】（２）液供給手段からの液体を加熱した発
熱体へ滴下させ蒸気を発生させる構成のため、無駄な水
の加熱がなく、効率のよい蒸気発生と、蒸気発生速度を
速くできる。

【００５２】（３）励磁コイルは、加熱室の外周に断熱
層を介して構成しているため、発熱体からの励磁コイル
への熱伝導を遮断することができ、励磁コイルの冷却が
必要最少限でよい。

【００５３】（４）発熱体を金属体の周囲に給水体を設
けた構成とすることにより、液供給手段から供給される
液体をいったん給水体に拡散させ、この給水体の液体を
金属体により加熱し蒸発させることで、金属体周囲で均
一な加熱ができる。また、吸水体をセラミック繊維、ガ
ラス繊維、ロックウールの耐熱性繊維で構成することに
より、発熱体の異常加熱に対して給水体が断熱体の役割
を果たすため安全性が高まる。

【００５４】（５）加熱室の外周に設けた励磁コイル
と、この励磁コイルが発生させる磁界変化により発熱す
る発熱体を加熱室内に装着し、供給された液が発熱体に
直接が接触して加熱されるので、温度上昇速度が速く、
蒸気発生速度も速い。

【００５５】また、磁気誘導電流により加熱されるた
め、発熱体の断線破損はなく、励磁コイルと発熱体は加
熱室の壁で隔離され、水漏れや漏電事故の発生がなくな
り、信頼性が向上する。

【００５６】（６）発熱体が多孔質金属体で構成され、
発熱体の孔部も熱伝達面となり、液や蒸気との接触面積
が広がるため、蒸気発生の加熱効率が格段に向上する。

【００５７】更に、多孔質金属体は熱容量が小さいこと
と、高効率特性とから、応答性に優れた加熱制御ができ
る。

【００５８】（７）高温蒸気中に曝され発熱する発熱体
がＮｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ステンレス合金等の耐水、耐
食性多孔質金属体であるため、腐食等による加熱性能劣
化が防止できる。

【００５９】（８）発熱体を多孔質金属体で構成し、加
熱室内面と前記発熱体との間に給水体を充填し、液供給
手段からの液体を給水体に供給し、発熱体を加熱するこ
とにより、給水体の液体は発熱体との接点近傍で蒸発
し、この発生した蒸気は多孔質金属体の内部を通過して
流出口から排出されるため、多孔質金属体の内部に蒸気
の流れが発生し発熱体の加熱ムラがなくなる。

【００６０】（９）加熱室に内設したノズルから液体を
発熱体へ噴霧させることにより、液体が発熱体へ均一に
拡散して、発熱体の温度が均一化され、加熱効率が上が
る。

【００６１】（１０）蒸気量調節手段は励磁コイルへの
供給電力と液供給手段の液量とを予め定めた割合で変更
させることにより、蒸発量を変更する場合に供給電力と
液量の関係が常に最適条件になる。

【００６２】（１１）蒸気量調節手段は、温度検知手段
の検出温度に応じて励磁コイルへの供給電力または液供
給手段の液量を変更させる成であるため、使用目的に適
合した蒸気温度条件を提供できる。

【００６３】（１２）加熱室下端に設けた排出口によ
り、加熱室内で結露した液や蒸発しきれなかった液を加
熱室外に排出できる。このとき排出口に有したトラップ
により蒸気が排出されるのを防ぐ。また、流出口は排出
口より高い位置に配することで、流出口から排出液が排
出されるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の蒸気発生装置の断面図

【図２】（ａ）同実施例の蒸気発生装置の多孔質金属発
熱体の斜視図（ｂ）同実施例の蒸気発生装置の多孔質金属発熱体の部
分拡大図

【図３】同実施例の蒸気発生装置の制御手段の流れ図

【図４】本発明の第２の実施例の蒸気発生装置の蒸気量
調節手段の流れ図

【図５】本発明の第３の実施例の蒸気発生装置の要部断
面図

【図６】従来の蒸気発生装置の断面図

【符号の説明】

１０加熱室１１励磁コイル１４断熱層１５発熱体１６流出口１７液供給口１８排出口１９トラップ２０液供給手段２１制御手段２６給水体３１温度検知手段５０ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安井健治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体と、前記発熱体を内設する非金属体
から成る加熱室と、前記発熱体を電磁誘導により加熱す
る励磁コイルと、前記発熱体へ液体を供給し蒸気を発生
させる液供給手段と、前記発生した蒸気を排出する流出
口と、前記励磁コイルへの供給電力および前記液供給手
段の液量を制御する制御手段とよりなる蒸気発生装置。
【請求項２】液供給手段は、加熱室上端に設けた液供給
口から液体を発熱体へ滴下させる請求項１記載の蒸気発
生装置。
【請求項３】励磁コイルは、加熱室の外周に断熱層を介
して構成した請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項４】発熱体は、金属体の周囲に給水体を設けた
請求項１、２記載の蒸気発生装置。
【請求項５】発熱体は、金属体の周囲にセラミック繊
維、ガラス繊維、ロックウールの耐熱性繊維である給水
体を巻き付けて構成した請求項１、４記載の蒸気発生装
置。
【請求項６】発熱体は、多孔質金属体で構成した請求項
１、２記載の蒸気発生装置。
【請求項７】発熱体は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ステン
レス合金の耐水性多孔質金属体で構成した請求項１、
２、５記載の蒸気発生装置。
【請求項８】非金属体から成る加熱室と、前記加熱室の
外周に設けた励磁コイルと、前記加熱室内に装着され前
記励磁コイルが発生させる磁界変化により発熱する多孔
質金属体で構成した発熱体と、前記加熱室内面と前記発
熱体との間に充填する給水体と、前記給水体へ液体を供
給する液供給手段と、前記加熱室内で発生する蒸気を排
出する流出口と、前記励磁コイルへの供給電力と前記液
供給手段の液量を制御する制御手段よりなる蒸気発生装
置。
【請求項９】液供給手段は、加熱室に内設したノズルか
ら液体を発熱体へ噴霧させる請求項１記載の蒸気発生装
置。
【請求項１０】制御手段は、励磁コイルへの供給電力と
液供給手段の液量とを予め定めた割合に変更させる蒸気
量調節手段を有した請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項１１】加熱室からの蒸気温度を検出する温度検
知手段を設け、制御手段は前記温度検知手段の検出温度
に応じて励磁コイルへの供給電力または液供給手段の液
量を変更させる蒸気量調節手段を有した請求項１記載の
蒸気発生装置。
【請求項１２】加熱室は、下端にトラップを有した排出
口を設け、前記排出口より高い位置に流出口を配した請
求項１記載の蒸気発生装置。