JPS6014085Y2 - 蒸気発生器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電気ヒータを用いた蒸気発生器に関する。

一般に加湿器などに用いられる蒸気発生器は、水を入れ
るタンク内部に電気ヒータを設け、タンクに水を供給す
る給水管にはタンク内の水位を調節するボールタップな
どの水位調節器を設けて構成され、電気ヒータによりタ
ンク内の水を沸点まで加熱して蒸気を発生させるもので
ある。

しかして、この蒸気発生器においては、水を加熱するこ
とにより水に含まれる成分がスケールとして析出し、タ
ンク内部やヒータ表面に付着し、沈澱するという問題が
ある。

ここで、スケール発生について述べると、水にはマグネ
シウム、カルシウム、ナトリウム、シリカなどの成分が
、マグネシウムイオン、カルシウムイオンなどのイオン
状態で溶けて含まれており、水を加熱することによりこ
れらのイオンがマグネシウム、カルシウムなどの固体成
分として析出してスケールが生成されるものである。

例えば、重炭酸イオン（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）は炭酸水
素カルシウムがイオンとして水に溶けているもので、水
の加熱によりＣａ（ＨＣＯ３）２→ＣａＣｏ３＋Ｈ２０
十ＣＯ２↑となり、炭酸カルシウムの形で析出する。

また、シリカも沈澱や析出がありスケール発生の原因と
なる。

特に蒸気発生器では水の蒸発により残留水が濃縮され、
飽和溶液以上の濃度となってスケールの生成が加速され
る。

しかるに、蒸気発生器においてスケールが発生すると、
ヒータ表面にスケールが付着してヒータの放熱が悪化し
内部温度が異常に上昇してヒータが破損するなどの事故
が発生する。

また、水位調部器がボールタップである場合には、フロ
ートにスケールが付着して動作せずタンクへの給水が不
可能になることもある。

従来、蒸気発生器におけるスケール発生の対策としては
、タイマを用いて一定時間毎にタンク内の水を排出させ
てスケールをタンクから除去する方法が行なわれている
が、これは水の使用量が大でヒータによる水の加熱効率
が悪く大変不経済であるばかりでなく、水とともに排出
されたスケールが配管中で固形化して目詰りを起す原因
となっている。

本考案は前記事情に鑑みてなされたもので、タンク内部
の水がスケール発生可能な状態になったことを検出して
水を更新することにより、スケール発生を阻止してスケ
ールによる事故発生を防止できる蒸気発生器を提供する
ものである。

以下本考案について説明する。

まず、本考案の蒸気発生器における基本的な考え方につ
いて述べる。

本考案者らはパン型加湿器を実際に使用して、タンク内
部の水におけるスケールの発生状況を観察した結果、電
気ヒータにより水を加熱してからほぼ６．５時間後に、
ヒータにスケールが付着したことが肉眼で確認された。

また、ヒータ加熱前の水質と６０時間経過後の水質を夫
々各項目について調査し、次の表で示される結果が得ら
れた。

この表をみると水の比抵抗が加熱前の４５４００・ａか
ら加熱後の６６００・０へと顕著に低下していることが
判る。

そこで、水がスケール発生状態になると比抵抗が低下す
ることに着目して、比抵抗の低下を検出することにより
水がスケール発生状態になったことを知ることができる
。

本考案は前記の原理に基づいて水の比抵抗の変化を利用
して水がスケール発生直前になった時に水を更新するも
のである。

すなわち、タンク内部に設けた電極間に水を介して電流
を流して比抵抗検出器により比抵抗の変化を検出し、こ
の検出器からの信号により給水弁が動作してタンクに水
を供給するもので、従って常に水をスケールが発生しな
い状態に自動的にコントロールするものである。

以下本考案の蒸気発生器をパン型加湿器に適用した一実
施例について第１図および第２図を参照して説明する。

第１図において、１は水２を入れるタンクである。

タンク１の内部下側には例えばシーズヒータからなる電
気ヒータ３が設けてあり、この電気ヒータ３はヒータ取
付ソケット４によりタンク１側壁に取付けられ、交流電
源１４に接続する導線５に接続されている。

この電気ヒータ３は通電により発熱して、タンク１内の
水２を沸点まで加熱して蒸発させるものである。

タンク１の上方には水道などの給水源に接続してタンク
１に水２を供給する給水管６が設けてあり、この給水管
６には給水弁として例えば電磁弁７が設けである。

この電磁弁７は開閉動作により給水管６を介してタンク
１への給水、停止を制御するものである。

すなわち、電磁弁７はタンク１内の水２がスケール発生
可能な状態となった時にタンク１へ給水を行なうことに
加えて、通常時にタンク１内の水位に応じて給水を行な
い水位調節も行なうものである。

タンク１内部には水２の比抵抗を検出するための一対の
電極８，９が配設してあり、一方の電極８は電気ヒータ
３の上方に位置して設けられ、他方の電極９は電極８と
同一高さ位置で間隔を存して設けられ、あるいは電極８
より下方に間隔を存して設けられる。

これら電極８，９はタンク１内の水２を介して両者に電
流を流し、例えば一方の電極８に比抵抗検出器１６を接
続して水２の比抵抗変化を検出する、すなわち水２のス
ケール発生可能状態を検出するために用いられる。

タンク１内部には一対の電極８．９のうち電極８と同一
高さ位置あるいは上方位置に電極１０が設けてあり、こ
の電極１０は例えば他方の電極９との間に水２を介して
電流を流してタンク１の通常水位を検出して調節するた
めに用いられる。

これら電極８〜１０はタンク１の側壁にねじ止めにより
タンク１と電気的に絶縁して取付けられ、タンク１の外
部に設けた導線（図示せず）を介して直流電源回路１７
．１８に接続されている。

また、タンク１の内部には電気ヒータ３と電極８〜１０
との間に仕切る仕切板１１が設けてあり、これは電極８
〜１０の接木抵抗の変化を防止するためのものである。

タンク１の内部にはタンク１外部の排水管（図示せず）
と接続されるオーバフロー管１２が設けてあり、タンク
１の水２が設定最上水位を越えた場合にオーバフロー管
１２から外部へ排出するようにしである。

電磁弁７と電極８〜１０に関連する電気回路を第２図に
ついて述べる。

電磁弁７は電磁接触器１３の接点１３ａを介して交流電
源１４に接続され、電磁接触器１３（のコイル）はタイ
マリレー１５の接点１５ａとともに交流電源１４に対し
直列に接続されている。

電極８は比抵抗検出器１６に接続され、この比抵抗検出
器１６はタイマリレー１５と制御用直流電源回路１７．
１８に接続されている。

電極１０は給水位検出器１９に接続され、この給水位検
出器１９はタイマリレー１５とプラス側の直流電源回路
１７に接続されている。

電極９はマイナス側の直流電源回路１８に接続されてい
る。

比抵抗検出器１６はタンク１内部の水２の比抵抗を計測
して予じめ設定した下限値になった場合にこれを検出し
て信号を出力するものである。

なお、図中２０は変圧器である。このように構成した蒸
気発生器においては、電気ヒータ３に通電して発熱させ
ることにより、タンク１内部の水２を加熱して蒸発させ
るものである。

タンク１における通常の水位調節について述べる。

電極１０，９の間には直流電源回路１７，１８により電
圧が印加され、電極１０，９がタンク１の水２内にある
場合には水２を介して両者間に電流が流れる。

タンク１内部の水２が蒸発して水位が電極１０より低く
なると、両電極１０，９間に電流が流れない。

そこで給水位検出器１９が働き、これに連動するタイマ
リレー１５が動作して接点１５ａを閉じさせることによ
って、電磁接触器１３（のコイル）が交流電源１４と接
続されて接点１３ａが閉じる。

このため、電磁弁７が開放して、給水管６よりタンク１
へ給水が行なわれる。

一方、給水によりタンク１内部の水位が電極１０より上
方に上昇して電極１０，９間に電流が流れると、給水位
検出器１９が働き、タイマリレー１５が接点１５ａを一
定時間後に開くことによって、電磁接触器１３は交流電
源５からの通電が断たれて接点１３ａを開放する。

このため電磁弁７は閉じてタンク１への給水が停止する
。

さらに、タンク１内部の水２の比抵抗変化検出により水
のスケール発生可能状態を知り、タンク１へ給水を行な
う場合について述べる。

電極８゜９はタンク１の水２内部にあり水２を介して両
者間に電流が流れている。

比抵抗検出器１６は水２の抵抗値に応じて両電極８，９
間に流れる電流値により水２の比抵抗を計測している。

そして、前述のように水位調節を繰り返している間に、
タンク１内部の水２は濃縮されてくるので、水２の比抵
抗値が減少する。

このため、定電圧下において電極８，９間に水２を介し
て流れる電流が増大する。

水２の比抵抗値が予じめ設定した範囲の下限値に達しス
ケール発生可能な状態になると、比抵抗検出器１６が働
いて信号を出力し、これによりタイマリレー１５が動作
して接点１５ａを閉じるので、電磁弁７が開放しタンク
１への給水が行なわれる。

この給水によりタンク１内部の水２の量が増大すると、
水２の比抵抗値が増加する。

水２の比抵抗値が予じめ設定した上限値に達すると、比
抵抗検出器１６が働いて、タイマリレー１５が一定時間
（例えば５〜６秒）後に接点１５ａを開放させるので、
電磁弁７が閉じてタンク１への給水が停止される。

この場合、タンク１内部に水２が上限水位を越えると、
オーバーフロー管１２からタンク１外部へ排出される。

このようにタンク１内部の水２がスケール発生可能状態
になると、すなわちスケール発生直前になると、比抵抗
検出器１６が電極８を介して比抵抗値の変化として検出
し、電磁弁７が動作して給水を行ない水２をスケールが
発生しない状態にする。

従って、タンク１内部の水は常にスケールが発生しない
状態に自動的にコントロールでき、水２にスケールが析
出することを防止できる。

この比抵抗検出方法のように比抵抗値に幅をもたせない
で、ある比抵抗値の前後で制御することもできる。

なお、電極８〜１０は例えば長さ４−１直径１．５閣の
白金メッキチタン棒からなるものである。

なお、本考案の蒸気発生器における給水弁は、比抵抗検
出用電極と比抵抗検出器によりタンクの水がスケール発
生可能状態になったことを検出した時に、タンクへ給水
を行なうことを基本的役割とするものである。

前述した実施例にあっては給水位検出用電極と給水色検
出器を設け、タンクの給水位を電気的に検出するととも
に給水弁に通常水位調節用の給水を行なう機能をもたせ
ている。

しかし、これには限定されずに、例えば給水弁とは別に
ボールタップなどの水位調節器を設けて機械的に通常水
位制御を行なうようにしても良い。

給水弁は電磁弁に限らず比抵抗検出器からの信号により
動作するものであれば良い。

マイナス側の電極として専用に電極を設けずに、タンク
を利用することも可能である。

本考案の蒸気発生器は以上説明したように、水の比抵抗
変化を利用した簡単な電気的手段により、水のスケール
発生を阻止できるので、タンクや電気ヒータへのスケー
ル付着を防止して、スケールによる各部の機能低下を防
ぎ蒸気発生器として良好に使用できる。

また、タンク内の水を一定期間毎に交換してスケールを
除去する場合のように不経済性や配管の目詰りなどの問
題もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の蒸気発生器の一実施例を示す縦断正面
図、第２図は同実施例における電気回路図である。 １・・・・・・タンク、２・・・・・・水、３・・・・
・・電気ヒータ、６・・・・・・給水管、７・・・・・
・電磁弁（給水弁）、８゜９．１０・・・・・・電極、
１６・・・・・・比抵抗検出器、１９・・・・・・給水
色検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水を入れるタンクと、このタンクの内部に設けられた電
   気ヒータと、前記タンク内部に設けられタンク内部の水
   を介して電流を流す一対の電極と、これら電極の一方に
   接続され前記タンク内部の水の比抵抗を計測するととも
   にこの比抵抗が設定値に達した時に信号を発する比抵抗
   検出器と、この比抵抗検出器からの信号により動作して
   前記タンクに給水を行なう給水弁とを具備してなる蒸気
   発生器。