JPS6014086Y2 - 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皮されるものである。

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、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皮が加速され
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
、ヒータ内部温度が異常に上昇して破損したり、ボール
タップのフロートにスケールが付着してフロートが動作
せずタンクへの給水が不能になるなどの事故が発生する
。

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、簡単且つ経
済的な手段でタンクやヒータへのスケールの付着を確実
に阻止してスケールによる蒸気発生器の機能低下を防止
し、さらに配管や水質への悪影響を回避できる蒸気発生
器を提供するものである。

以下本考案について説明する。

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。

タンク内にスケール収集用の電極を設け、この電極に水
に含まれる成分イオンを吸引してスケールとして析出さ
せることにより、この電極でスケールを吸着収集して、
タンクやヒータなどにスケールが付着することを防止し
ようとするものである。

すなわち、第１図で示すようにタンク１内に正電極２と
負電極３を設け、タンツク１内に入れた水４を介して両
電極２，３間を通電することにより、タンク１内に入れ
た水４に溶解しているカルシウムイオン（Ｃａ＋）、マ
グネシウムイオン（Ｍｇ２＋）、ナトリウムイオン（Ｎ
ａ＋十に＋）などのプラス側の各成分イオンが負電極３
に吸引される。

そして、プラス側イオンは負電極３からマイナス側の電
子（ｅ−）が与えられて中和しカルシウム、マグネシウ
ム、ナトリウムなどの固体として析出する。

この析出したものがスケールである。

このように負電極３により水４に含まれる成分から生じ
るスケールをまとめて収集するものである。

本考案の蒸気発生器における具体的な一実施例を第２図
ないし第４図について述べる。

第２図および第３図において１１は水１２を入れるタン
クである。

タンク１１の内部下側には例えばシーズヒータからなる
例えば２本の電気ヒータ１３が設けてあり、この電気ヒ
ータ１３の端部はナツトを有する端子取付部１４により
タンク１１側壁に取付けられ電源に接続する導線１５に
接続されている。

この電気ヒータ１３は通電により発熱してタンク１１内
の水を沸点まで加熱して蒸発させるものである。

タンク１１の上方にはタンク１１内に水を供給する給水
管１６が設けてあり、この給水管１６には例えばフロー
ト１８を備えたボールタップ型の水位調節器１７が設け
である。

この水位調節器１７はフロート１８がタンク１１内の水
位に応じて浮動し給水管１６に連通ずる給水弁を開閉す
るもので、水位が所定高さ以下に下がると給水弁開いて
給水管１６からタンク１１へ給水し、水位が所定高さに
上昇すると給水弁を閉じて給水を停止するものである。

また、タンク１１の内部には正電極１９と負電極２０と
が所定間隔を存して並べて設けてあり、これら両電極１
９．２０はタンク１１の側壁にねじ止めにより取付けて
タンク１１外部に設けた導線（図示せず）を介して直流
電源回路２６．２７に接続される。

これら両電極１９，２０はタンク１１に入れた水に含ま
れるイオンから生ずるスケールを収集するために用いる
もので、前述した原理により負電極２０にスケールが吸
着収集され負電極２０がスケール収集電極となる。

なお、正電極１９はタンク１１における水位を検出する
水位検出子として用いるために、負電極２０とともに電
気ヒータ１３より高い水位位置に設ける。

なお、図中２１は電気ヒータ１３と電極１９．２０との
間を仕切って、電極１９．２０の接水抵抗の変動を防止
する仕切板である。

電気ヒータ１３と両電極１９．２０に関連する電気回路
について述べる。

第４図において電気ヒータ１３は電磁接触器２２の接点
２２ａを介して三相交流電源に接続しである。

電磁接触器２２は湿度調節器２３と低水位しゃ断回路２
４の補助リレー２４ａとともに交流電源２５に対し直列
接続しである。

また、正電極１９は低水位しゃ断回路２４に接続され、
このしゃ断回路２４は制御用直流電源回路２６とスケー
ル収集用直流電源回路２７に接続する。

負電極２０はスケール収集用直流電源回路２７に接続し
である。

２８は変圧器である。

ここで、低水位しゃ断回路２４と両電極１９．２０との
関係について述べると、両電極１９．２０はタンク１１
内の氷１２中にある時に通電が可能であり、水１２中よ
り出ている時には通電しない。

このことを利用して正電極１９がその位置を基準として
タンク１１内の水位を検出する。

水位が両電極１９．２０の位置より低い時には、両電極
１９．２０が水１２より出ているために通電が行なえな
い。

そこで、低水位しゃ断回路２４は両電極１９．２０間の
不導通状態によりタンク１１内の水が低水位にあるもの
と判断し、補助リレー２４ａを開放するものである。

言換えれば、タンク１１内の水位が両電極１９．２０よ
り高い位置にある時には、両電極１９，２０は水１２中
にあって水１２を介して通電するので、低水位しゃ断回
路２４はこれを判断して補助リレー２４ａを閉成するこ
とになる。

なお、水位調節器１７はタンク１１内の水位が常時両電
極１９．２０より高い位置となるようにタンク１１に給
水を行なう。

このように構成した蒸気発生器において、タンク１１内
の水位が両電極１９．２０より高い位置にある時には、
両電極１９．２０間の通電が行なわれるため、低水位し
ゃ断回路２４の補助リレー２４ａが閉成しており、電磁
接触器２２が交流電源２５と接続されてその接点２２ａ
を閉じるので、電気ヒータ１３は電源より通電されてタ
ンク１１内の水１２を加熱する。

なお、湿度調節器２３は閉成している。

正電極１９と負電極２０は制御用直流電源回路２６をプ
ラス側とし、スケール収集用直流電源回路２７をマイナ
ス側としてタンク１１内の水１２を介して通電する。

この場合、正電極１９の正電位（回路上は０ボルト）に
より負電極２０の負電位が決まり電位分布が生じる。

このようにして正電極１９と負電極２０とが導通すると
、タンク１１内の水１２に溶解しているプラス側の各成
分イオンが負電極２０に吸引され、このイオンは負電極
２０からのマイナス側電子を与えられて固体成分として
析出し負電極２０の表面上に付着する。

すなわち、水１２に含まれるマイナス側イオンが負電極
２０に収集されスケールとして付着することにより、水
１２に含まれる成分により生じるスケールを全体的にま
とめて負電極２０で収集できる。

このため、タンク１１内にスケールが付着腰沈澱したり
、あるいは電気ヒータ１３の表面にスケールが付着した
り、さらには水位調節器１７のフロート１８にスケール
が付着スることがない。

従って、スケールの付着による電気ヒータ１３の破損、
あるいはフロート１８がスケール付着により動作せず水
位調節器１７によるタンク１１への給水が不能となるな
どの事故の発生を防止できる。

なお、負電極２０でのスケールの付着が多くなった場合
には、負電極２０はタンク１１から取外しスケールを除
去して再び使用し、あるいは新規な負電極２０と交換す
る。

正電極１９は何らかの理由によりタンク１１内の水位が
両電極１９．２０より低くなった場合には、両電極１９
．２０間の通電が行なわれないため、低水位しゃ断回路
２４が補助リレー２４ａを開放するので、電磁接触器２
２は交流電源２５からの通電が断たれて接点２２ａを開
放する。

このため、電気ヒータ１３は電源からの通電が断たれて
発熱を停止する。

従ってタンク１１内の水位が両電極１９．２０より低く
なり水１２の量が極めて少なくなった状態での電気ヒー
タ１３による氷１２の加熱を防止して、所謂空炊きを防
ぐことができるので安全性が大変高い。

なお、両電極１９．２０を利用してタンク１１内の水位
を検出し電気ヒータ１３の発熱を停止することは、構造
上および安全性上大変有利であるが、これに限定されず
他の手段により水位を検出して電気ヒータ１３の発熱を
停止するようにしても良い。

さらに、正電極１９と負電極２０の材質は白金メッキチ
タン棒などであり、その大きさは例えば長さ４０ｗＩｔ
１直径１．５ｍｍである。

両電極１９．２０に流す電流の条件は例えばＤＣ１２Ｖ
１８ｍＡである。

本考案の蒸気発生器は以上説明したように、タンク内に
水を介して通電する正電極と負電極を設け、負電極によ
り水の成分により発生するスケールをまとめて収集する
簡単な手段で、タンクや電気ヒータなどの各部への付着
を阻止し、スケールによる各部の機能低下を防止し、蒸
気発生器として良好に運転できる。

そして、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な不経済性や配管の目詰りなどの
問題がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の蒸気発生器における原理を示す説明図
、第２図および第３図は各々本考案の蒸気発生器の一実
施例を示す縦断正面図および平面図、第４図は同実施例
における電気回路を示す回路図である。 １・・・・・・タンク、２・・・・・・正電極、３・・
・・・・負電極、４・・・・・・水、１１・・・・・・
タンク、１２・・・・・・水、１３・・・・・・電気ヒ
ータ、１７・・・・・・水位調節器 １８・・・・・・
フロート、１９・・・・・・正電極、２０・・・・・・
負電極、２２・・・・・・電磁接触器、２４・・・・・
・低水位しゃ断回路、２６゜ ２７・・・・・・直流電源回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水を入れるタンクと、このタンク内部に設けられた電気
   ヒータと、前記タンク内部の水位に応じて給水を行ない
   前記水位を調節する水位調節器と、前記タンク内部に設
   けられタンク内部の水を介して通電する正電極および負
   電極とを具備してなり、この負電極は前記水に含まれる
   プラス側イオンを吸着して析出させるものである蒸気発
   生器。