JPH109506A

JPH109506A - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JPH109506A
Application number: JP15991996A
Authority: JP
Inventors: Noburu Mizuhara; 宣水原
Original assignee: JUKI SEIMITSU KK; Juki Corp
Current assignee: JUKI SEIMITSU KK; Juki Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】水のスケール濃度が高くても水位低下を検出
することを可能とし、もって、水位検知を確実に行う。
また、スケールの蓄積によるヒータの洗浄の時期を的確
に知る。【解決手段】符号３は、容器内の水を加熱して蒸気を
発生するセラミックヒータである。このセラミックヒー
タ３の電気抵抗値の変化を回路４の電流値の変化として
電流センサ４３で検出する。この検出信号電圧を可変抵
抗ＶＲ１で調節してコンパレータ回路６で設定電圧と比
較し、抵抗値が予め設定された第１の値より大きくなっ
た時から、一定時間ＴＩＭが設定されているタイマ９の
駆動を開始する。そして、前記検出信号電圧を可変抵抗
ＶＲ２で調節してコンパレータ回路７で設定電圧と比較
し、これにより、時間ＴＩＭ内に、第１の値より大きい
予め設定されている第２の値よりセラミックヒータ３の
抵抗値が大きくなったと判断するときは、アンド回路１
１からＨレベル信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば衣類のプ
レス機やアイロンなどに用いられる、蒸気発生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すように、従来の蒸気発生装置
１００は、管体構造の容器１１０と、この容器内に収納
されて容器内の水ｗを加熱するヒータ１２０と、同じく
容器１１０内に収納されて水位を検出する長短の検出棒
１３０ａ、１３０ｂを備えている。

【０００３】ヒータ１２０により発生した蒸気は容器１
１０の上部に集まり、所定の管により導かれて利用され
る。水位の検出は検出棒１３０ａと容器１１０間、検出
棒１３０ｂと容器１１０間の電気伝導（水位により変動
する）を検出することにより行っている。水位が下がっ
たときは、所定のモータ駆動により水を容器１１０内に
供給する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では以下のような問題があった。

【０００５】すなわち、水ｗが濃縮されてスケール（Ｃ
ａ、Ｍｇ、Ｃｌ、Ｆｅなどの不純物）濃度が高くなる
と、沸騰する水ｗから多数の泡が発生する。そのため、
水ｗが沸騰していない状態での水位より高い位置に、泡
により押し上げられた水Ｗが存在し、実際は水位が低い
にもかかわらず、水位は正常であると誤検出されるとい
う問題である。

【０００６】そこで、この発明の目的は、水の不純物濃
度が高くても水位低下を検出することを可能とし、もっ
て、水位検知を確実に行うことができる蒸気発生装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段を、後述する発明の実施の形態における対応す
る部材や符号もカッコ書きで付記して説明する。

【０００８】請求項１に記載の発明は、水（ｗ）が貯留
される容器（２）と、この容器内の水を加熱して蒸気を
発生するセラミックヒータ（３）と、このセラミックヒ
ータの電気抵抗値の変化を検出する検出手段（ＣＴ型電
流センサ４３／抵抗Ｒ６）と、この抵抗値（に基づく電
流値／電圧値Ｖz）を予め設定されている第１の値（に
基づく電流値ＣＯＭ１／電圧値Ｖ１）と比較する第１の
比較手段（コンパレータ回路６、６´）と、前記抵抗値
が前記第１の値より大きくなった時から予め設定されて
いる時間（ＴＩＭ）内に前記第１の値より大きい予め設
定されている第２の値（に基づく電流値ＣＯＭ２／電圧
値Ｖ２）と前記抵抗値とを比較する第２の比較手段（タ
イマ９、コンパレータ回路７、７´）と、を備えている
蒸気発生装置である。

【０００９】セラミックヒータは、下式(１)に示すよう
に、その温度により電気抵抗値が変動するという性質を
備えている。

【００１０】Ｒx＝Ｒt｛１＋αt（Ｔ−ｔ）｝ ……… (１) Ｒx ：温度Ｔのときの電気抵抗値ｔ：基準となる温度（通常は２３℃）Ｒt ：基準となる電気抵抗値 αt ：抵抗温度係数（電気抵抗値によって決定される）そして、容器内に水が十分に存在し、セラミックヒータ
の表面積の大部分が水位中に没しているときは、セラミ
ックヒータの温度変化と、それによる電気抵抗値の変化
はあまりない。

【００１１】しかし、セラミックヒータの表面積の大き
な部分が水から露出しているとき、あるいは、スケール
がセラミックヒータの表面に蓄積しているときは、セラ
ミックヒータの温度は上昇し、それにより抵抗値も大き
くなる。

【００１２】この場合に、スケールの付着により温度が
上昇するときは、セラミックヒータの通電開始後、一定
時間内はセラミックヒータの温度が上昇を続けて抵抗値
も上昇するが、その後は大きな温度上昇はない。これに
対し、容器内に水が十分に存在せず、セラミックヒータ
の表面積の大きな部分が水から露出しているときは、前
記の一定時間の経過後もセラミックヒータの温度は顕著
に上昇を続け、電気抵抗値も顕著に増大する。

【００１３】そこで、この発明によれば、水を加熱して
蒸気を発生するためのヒータとしてセラミックヒータを
用い、このセラミックヒータの電気抵抗値を直接的に又
は間接的に検出し、その検出値を予め設定されている第
１の値と比較する。そして、測定値が第１の値より大き
くなった時から予め設定されている時間内に第１の値よ
り大きい、予め設定されている第２の値と測定値とを比
較する。第１、第２の値と予め設定した時間を適切に設
定しておけば、水が十分にあるときは電気抵抗の測定値
が第１の値を超えることはない。また、セラミックヒー
タの温度上昇があり、それがスケールの付着によるもの
であるときは、測定値が第１の抵抗値を超えるが、その
後、予め設定した時間内にセラミックーヒータの電気抵
抗値が第２の値を超えることはない。しかし、測定値の
上昇が容器内の水の不足により生じているときは予め設
定した時間内に第２の値も超える。

【００１４】これにより、水位の異常低下を検出するこ
とができる。この水位の異常低下の検出はセラミックヒ
ータの電気抵抗値の変動に基づいて検出されるので、水
のスケール濃度が高くても水位低下を検出することがで
きる。また、前記のとおりセラミックヒータ表面へのス
ケール付着に惑わされることなく水位の低下を検出する
ことができる。

【００１５】従って、この発明の蒸気発生装置によれ
ば、水の不純物（スケール）濃度が高くても水位低下を
検出することを可能とし、もって、水位検知を確実に行
うことができる。

【００１６】また、電気抵抗測定値の上昇が予め設定し
た時間内に第２の値を超えなかったときは、セラミック
ヒータにスケールが蓄積されていることを示すので、セ
ラミックヒータの洗浄の時期を的確に知ることができ
る。

【００１７】なお、セラミックヒータの電気抵抗値が変
動すると、このセラミックヒータの通電電流値が変動す
るので、セラミックヒータの抵抗値を間接的に検出する
ためには、（ＣＴ型電流センサ４３による）前記セラミ
ックヒータへの通電電流値の変化に基づいて前記抵抗値
の変化を検出するようにしてもよい（請求項２）。

【００１８】また、セラミックヒータの電気抵抗値が変
動すると、このセラミックヒータでの電圧降下量が変化
するので、セラミックヒータでの電圧降下の変化（に基
づいて変動する電圧Ｖzの変化）に基づいて前記抵抗値
の変化を検出するようにしてもよい（請求項３）。

【００１９】

【発明の実施の形態】

〔発明の実施の形態１〕まず、構成について説明する。

【００２０】図１に示すように、この発明の実施の形態
１である蒸気発生装置１は、水ｗが貯留される管体構造
の容器２と、この容器２内に収納されて水ｗを加熱して
蒸気を発生するセラミックヒータ３とを備えている。こ
のセラミックヒータ３はアルミナセラミックの内部に発
熱体（配線）を埋め込んで一体焼結したものである。セ
ラミックヒータ３は容器２の底部に長さ方向を水平方向
として一対に配置されている（セラミックヒータ３ａ及
び３ｂ）。従って、空気中への露出が通常ないので、図
６に示す従来のような配置とした場合に比べ、空気と水
との熱伝導度の相違によるセラミックヒータ３の断線が
防止できる。

【００２１】図２は蒸気発生装置１の回路図である。同
図に示すように、回路４はセラミックヒータ３に電力を
供給する。すなわち、交流電源４１、電源スイッチ４２
及びセラミックヒータ３が直列に接続されていて、スイ
ッチ４２を閉じることによりセラミックヒータ３に通電
する。符号Ｒ１はセラミックヒータ３の内部抵抗を示し
たものである。符号４３は、この回路４に設けられたＣ
Ｔ型電流センサであり、回路４を流れる電流値を検出す
る。

【００２２】整流回路５は、ダイオードＤ１〜Ｄ４で構
成されるブリッジ回路５１を備え、このブリッジ回路５
１にはＣＴ型電流センサ４３が接続されていて、このＣ
Ｔ型電流センサ４３から出力される交流信号は、ブリッ
ジ回路５１により全波整流される。このブリッジ回路５
１の出力のプラス側と出力のマイナス側との間にはコン
デンサＣ１が接続され、整流後の出力信号を平滑化す
る。

【００２３】整流回路５の出力側は、コンパレータ回路
６、７に接続されている。また、整流回路５の出力のマ
イナス側は、後述するタイマ９や図示しないＩＣ回路な
どの電圧供給源となる電源８のマイナス側に接続されて
いる。

【００２４】コンパレータ回路６は、整流回路５の出力
のプラス側とマイナス側との間に直列に接続された、固
定抵抗Ｒ２、可変抵抗ＶＲ１及び固定抵抗Ｒ３を備えて
いる。また、コンパレータ回路６はオペアンプＯＰ１を
備えている。このオペアンプＯＰ１の反転入力端子は前
記可変抵抗ＶＲ１と接続され、この可変抵抗ＶＲ１の抵
抗値の調節により可変の電圧が入力される。また、オペ
アンプＯＰ１の非反転入力端子はツェナーダイオードＤ
５を介して整流回路５の出力のマイナス側と接続され、
一定電圧が入力される。

【００２５】コンパレータ回路７は、整流回路５の出力
のプラス側とマイナス側との間に直列に接続された、固
定抵抗Ｒ４、可変抵抗ＶＲ２及び固定抵抗Ｒ５を備えて
いる。また、コンパレータ回路７はオペアンプＯＰ２を
備えている。このオペアンプＯＰ２の反転入力端子は前
記可変抵抗ＶＲ２と接続され、この可変抵抗ＶＲ２の抵
抗値の調節により可変の電圧が入力される。また、オペ
アンプＯＰ２の非反転入力端子はツェナーダイオードＤ
５を介して整流回路５の出力のマイナス側と接続され、
一定電圧が入力される。

【００２６】コンパレータ回路６の出力側はタイマ９と
接続されている。このタイマ９の出力側はアンド回路１
０及び１１の入力側に接続されている。タイマ９はコン
パレータ回路６から所定のプラス電圧が印加されると、
その時から予め定められた一定時間だけ、Ｈレベル信号
をアンド回路１０及び１１に出力する。コンパレータ回
路７の出力側はアンド回路１１の入力側に接続され、こ
のアンド回路１１の出力側はアンド回路１０の入力側に
も接続されている。

【００２７】次に、作用について説明する。

【００２８】図３には、セラミックヒータ３の内部抵抗
Ｒ１が増大していった場合の、整流回路５の出力電流の
時間経過を示している。曲線Ｘ１は、容器２内の水ｗの
水位の低下によりセラミックヒータ３が空気中に露出
し、加熱された場合の整流回路５の出力電流の時間経過
を示している。曲線Ｘ２は、容器２内の水ｗの水位は、
セラミックヒータ３の位置より十分高い位置にあるが、
水ｗ中のスケール（不純物）がセラミックヒータ３に所
定量付着し、セラミックヒータ３が加熱された場合の整
流回路５の出力電流の時間経過を示している。

【００２９】可変抵抗ＶＲ１を調節して、図３に示す設
定電流値ＣＯＭ１より小さい電流値のときに、オペアン
プＯＰ１が所定のＨレベル信号をタイマ９に出力するよ
うにする。また、可変抵抗ＶＲ２を調節して、前記設定
電流値ＣＯＭ１より小さく設定されている図３に示す設
定電流値ＣＯＭ２よりも小さい電流値のときに、オペア
ンプＯＰ２が所定のＨレベル信号をアンド回路１１に出
力するようにする。すなわち、可変抵抗ＶＲ１、ＶＲ２
は、オペアンプＯＰ１の反転端子への入力電圧が、オペ
アンプＯＰ２の非反転端子への入力電圧より所定量小さ
くなるように調節する。さらに、タイマ９の起動時間は
図３に示すような所定の設定値ＴＩＭに設定しておく。
この所定の設定値ＴＩＭは、曲線Ｘ１の前記設定電流値
ＣＯＭ１からＣＯＭ２への経過時間（ＴＩＭ１）より大
きく、曲線Ｘ２の前記設定電流値ＣＯＭ１からＣＯＭ２
への経過時間（ＴＩＭ２）より小さい。

【００３０】スイッチ４２を閉じて、セラミックヒータ
３への通電が開始すると、容器２内に十分な量の水があ
り、セラミックヒータ３の表面にスケールの蓄積もない
ときは、セラミックヒータ３の内部抵抗Ｒ１の温度上昇
は少なく、よって、回路４を流れる電流値の減少も少な
いため、整流回路５からの出力電流値の減少も少なく、
この電流値は図３に示す正常値をほぼ維持する。

【００３１】容器２内に十分な量の水がないか、セラミ
ックヒータ３の表面にスケールの蓄積があるときは、整
流回路５の出力電流は漸減していく。これにより、オペ
アンプＯＰ１の反転端子への入力電圧が漸減して、整流
回路５の出力電流が設定値ＣＯＭ１より小さくなると、
オペアンプＯＰ１からタイマ９にＨレベル信号が出力さ
れ、タイマ９が起動され、この起動後、設定時間ＴＩＭ
の間、Ｈレベル信号をアンド回路１０及び１１に出力す
る。

【００３２】この後、さらに、図３に示すように整流回
路５の出力電流が顕著な減少を示し、設定時間ＴＩＭの
間にオペアンプＯＰ２からＨレベル信号がアンド回路１
１に出力されると、タイマ９とオペアンプＯＰ２からの
Ｈレベル信号が揃うため、アンド回路１１はＨレベル信
号を出力する。このように、設定時間ＴＩＭの間に整流
回路５の出力電流が顕著な減少を示すのは、容器２内の
水ｗが足らずにセラミックヒータ３が高温となった場合
である。

【００３３】整流回路５の出力電流の減少が顕著ではな
く、オペアンプＯＰ２からＨレベル信号が出力されるこ
となく、設定時間ＴＩＭが終了すると、タイマ９はＬレ
ベル信号をアンド回路１０及び１１に出力する。また、
オペアンプＯＰ２からもＬレベル信号がアンド回路１１
に出力されているので、アンド回路１１はＬレベル信号
をアンド回路１０に出力する。これにより、タイマ９か
らとアンド回路１１からのＬレベル信号が揃うため、ア
ンド回路１０はＨレベル信号を出力する。このように、
設定時間ＴＩＭの間に整流回路５の出力電流が顕著な減
少を示さない場合とは、セラミックヒータ３の表面にス
ケールが蓄積されている場合である。

【００３４】あとは、所定の制御回路により、アンド回
路１０からのＨレベル信号を受けたときは、セラミック
ヒータ３への通電を停止したり、所定量の水を容器２内
に供給したり、所定の表示手段で容器２内の水Ｗの不足
を知らせるなどすればよい。

【００３５】すなわち、発明の実施の形態１は、セラミ
ックヒータ３の電気抵抗値の変化を回路４の電流の変化
としてとらえて、この発明を実現するものである。そし
て、測定抵抗値と第１の値との比較は、前記測定電流値
に応じて変動する電圧と所定の一定電圧とのオペアンプ
ＯＰ１における比較により間接的に実現するものであ
る。ここで、第１の値の設定は設定電流値ＣＯＭ１によ
り間接的に設定されている。また、同様に、測定抵抗値
と第２の値との比較は、前記測定電流値に応じて変動す
る電圧と所定の一定電圧とのオペアンプＯＰ２における
比較により間接的に実現するものである。第２の値の設
定は設定電流値ＣＯＭ２により間接的に設定されてい
る。

【００３６】以上説明した、この発明の実施の形態１で
ある蒸気発生装置１によれば、容器２内の水位の異常低
下を検出することができる。この水位の異常低下の検出
はセラミックヒータ３の電気抵抗値の変動に基づいて検
出されるので、水ｗのスケール濃度が高くても水位低下
を検出することができる。また、前記のとおりセラミッ
クヒータ３の表面へのスケール付着に惑わされることな
く水位の低下を検出することができる。

【００３７】従って、この発明の蒸気発生装置１によれ
ば、水ｗのスケール濃度が高くても水位低下を検出する
ことを可能とし、もって、水位検知を確実に行うことが
できる。

【００３８】また、アンド回路１１からのＨレベル信号
に基づいて所定の表示手段、例えば、ランプの点滅など
でスケールの付着を知らせるようにすれば、セラミック
ヒータ３や容器２内の洗浄の時期を適切に知ることがで
きる。

【００３９】さらに、従来用いていたニクロム線を発熱
体とするシーズ・ヒータでは金属表面の腐食の問題がつ
きまとっていたが、セラミックヒータ３を用いたことに
より、この腐食の問題も解決された。

【００４０】〔発明の実施の形態２〕前記発明の実施の
形態１と構成上相違する点は回路構成であるため、以下
では発明の実施の形態２の回路構成について説明する。

【００４１】図４は、その回路構成を示すもので、図２
と同一符号の回路要素は前記発明の実施の形態１と同様
であるため、詳細な説明は省略する。

【００４２】セラミックヒータ３に通電する回路４´
は、セラミックヒータ３と抵抗Ｒ６が直列に接続されて
いる。これにより、印加電圧＋Ｖは抵抗Ｒ６で電圧降下
し、この電圧降下後の電圧Ｖzをコンパレータ回路６
´、７´に設けられたオペアンプＯＰ１、ＯＰ２の各々
の非反転入力端子に印加するように接続されている。

【００４３】コンパレータ回路６´は電源６１を備えて
いて、オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、この電源６
１のプラス側に接続されていて、この反転入力端子には
予め設定されている電圧Ｖ１が入力される。同様に、コ
ンパレータ回路７´は電源７１を備えていて、オペアン
プＯＰ２の反転入力端子は、この電源７１のプラス側に
接続されていて、この反転入力端子には前記電圧Ｖ１よ
り大きい予め設定されている電圧Ｖ２が入力される。

【００４４】次に、作用について説明する。

【００４５】図５はセラミックヒータ３の内部抵抗Ｒ１
が増大していった場合の電圧Ｖzと時間経過との関係を
示すグラフ図である。曲線Ｙ１は、容器２内の水ｗの水
位の低下によりセラミックヒータ３が空気中に露出し、
加熱された場合の電圧Ｖzと時間経過との関係を示して
いる。曲線Ｙ２は、容器２内の水ｗの水位は、セラミッ
クヒータ３の位置より十分高い位置にまであるが、水ｗ
中のスケール（不純物）がセラミックヒータ３に所定量
付着し、セラミックヒータ３が加熱された場合の電圧Ｖ
zと時間経過との関係を示している。

【００４６】セラミックヒータ３の温度が上昇して内部
抵抗Ｒ１が増大すると、回路４´の電流が減少するた
め、抵抗Ｒ６による電圧降下分は減少し、電圧Ｖzは上
昇する。電圧Ｖzが、電源６１から入力されている電圧
Ｖ１より大きくなると、オペアンプＯＰ１はＨレベル信
号をタイマ９に出力する。そして、さらに電圧Ｖzが、
電源７１から入力されている電圧Ｖ２より大きくなる
と、オペアンプＯＰ２はＨレベル信号をアンド回路１１
に出力する。

【００４７】すなわち、発明の実施の形態２では、セラ
ミックヒータ３の電気抵抗変化を電圧Ｖzの変化で検出
し、電圧Ｖzが電圧Ｖ１より大きくなったときは、水ｗ
の異常減少か、セラミックヒータ３の表面にスケールの
蓄積が生じていると判断し、電圧Ｖzが電圧Ｖ１より大
きくなった後、予め設定されている時間ＴＩＭ内に電圧
Ｖzが電圧Ｖ２をも上回ったときは、水ｗの異常減少と
特定してアンド回路１１からＨレベル信号を出力し、そ
うでないときは、セラミックヒータ３の表面にスケール
の蓄積が生じていると特定して、アンド回路１０からＨ
レベル信号を出力するものである。図５に示すように、
所定の設定値ＴＩＭは、曲線Ｙ１の前記設定電圧値Ｖ１
からＶ２への経過時間（ＴＩＭ１）より大きく、曲線Ｙ
２の前記設定電圧値Ｖ１からＶ２への経過時間（ＴＩＭ
２）より小さく設定されている。

【００４８】この発明の実施の形態２は、前記発明の実
施の形態１より回路を簡易に構成することができる。

【００４９】なお、前記発明の実施の形態１、２では、
セラミックヒータの電気抵抗値が前記第１の値より大き
くなった時から予め設定されている時間後に、例えば５
秒後に、前記第１の値より予め大きく設定されている第
２の値と前記抵抗値とを比較する第２の比較手段とを備
え、容器内の水位やセラミックヒータ表面の状態を判定
しているが、これに代えて、セラミックヒータの電気抵
抗値が前記第１の値よりいくら変化したか、すなわち単
位時間当りの電気抵抗値変化率を演算し、予め設定され
た電気抵抗値変化率との比較を、周知の演算装置（ＣＰ
Ｕ）で行い、容器内の水位やセラミックヒータ表面の状
態を判定するようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】この発明によれば、水の不純物濃度が高
くても水位低下を検出することを可能とし、もって、水
位検知を確実に行うことができる蒸気発生装置を提供す
ることができる。また、不純物の蓄積によるヒータの洗
浄の時期を的確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１である蒸気発生装置の
容器とセラミックヒータとを示す図であり、(Ａ)は縦断
面図、(Ｂ)は底面図。

【図２】この発明の実施の形態１である蒸気発生装置の
回路図。

【図３】この発明の実施の形態１である蒸気発生装置の
作用を説明するグラフ図。

【図４】この発明の実施の形態２である蒸気発生装置の
回路図。

【図５】この発明の実施の形態２である蒸気発生装置の
作用を説明するグラフ図。

【図６】従来の蒸気発生装置の断面図。

【符号の説明】

１蒸気発生装置２容器３セラミックヒータ６、６´ コンパレータ回路７、７´ コンパレータ回路９タイマ４３ＣＴ型電流センサＲ６抵抗ＴＩＭ設定時間ＣＯＭ１第１の値に基づく設定電流値ＣＯＭ２第２の値に基づく設定電流値Ｖz 入力電圧Ｖ１第１の値に基づく設定電圧値Ｖ２第２の値に基づく設定電圧値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水が貯留される容器と、この容器内の水を加熱して蒸気を発生するセラミックヒ
ータと、このセラミックヒータの電気抵抗値の変化を検出する検
出手段と、この抵抗値を予め設定されている第１の値と比較する第
１の比較手段と、前記抵抗値が前記第１の値より大きくなった時から予め
設定されている時間内に前記第１の値より大きい予め設
定されている第２の値と前記抵抗値とを比較する第２の
比較手段と、を備えている蒸気発生装置。
【請求項２】前記検出手段は、前記セラミックヒータへの通電電流値の変化に基づいて
前記抵抗値の変化を検出するものである、請求項１に記
載の蒸気発生装置。
【請求項３】前記検出手段は、前記セラミックヒータでの電圧降下の変化に基づいて前
記抵抗値の変化を検出するものである、請求項１に記載
の蒸気発生装置。