JPS6133361Y2 - - 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
節するポールタツ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＋H₂O＋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つ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
節器がポールタツプである場合には、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
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つ
ている。 さらに、蒸気発生器においてはタンク内の水が
蒸発することに伴う水位の低下を検出してタンク
に給水を行なう水位調節機構として、機械的な方
式であるポールタツプが多く用いられている。し
かしながら、このポールタツプは水位が給水圧力
により変化することがあり、またフロートがタン
クなどに引掛つたり、フロートが腐食して孔が明
いたりして、フロートが正常に動作せず誤動作や
故障を生じることがある。このため、正確な水位
調節を行なえないという問題がある。 本考案は前記事情に鑑みてなされたもので、タ
ンク内の水がスケール発生可能な状態になつたこ
とを電気的に検出して給水を行ない水の不純物濃
度を下げこの状態を解消することにより、スケー
ルの発生を阻止してスケールによる事故を効果的
に防止し、加えて電気的な方式により正確に水位
調節が行なえるようにした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、

【表】 この表をみると水の比抵抗が加熱前の4540Ω・
cmから加熱後の660Ω・cm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、比低抗
の低下を検出することにより水がスケール発生状
態になつ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つた時に
水を更新するものである。すなわち、タンク内部
に設けた電極とタンク壁部との間に水を介して電
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、従つて常に水
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。このタンク１は全体が金属例えばステンレス
鋼で形成されている。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はヒータ取付ソケツト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
けてある。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つた時にタンク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を行なうもの
である。また、タンク１の壁部例えば底壁部１ａ
の外部の所定個所は、負側接続部８として後述す
る検出用の直流電源回路１７，１８の負側に接続
する図示しない導線が接続してある。すなわち、
タンク１はそれ自身が電源回路１８に直接接続さ
れて負極の役目を有している。タンク１の底壁部
１ａに導線を接続するためには例えばタンク１の
壁部外側に溶接されたターミナに圧着端子を用い
て接続するなどの構造がある。タンク１内部には
水２の比抵抗を検出するための電極９が、タンク
１の負側接続部８が存在する底壁部１ａから所定
高さの位置に設けてあり、この電極９はタンク１
の側壁部１ｂにねじ止めにより電気的に絶縁して
取付けられている。この電極９はタンク１外部に
設けた図示しない導線を介して比抵抗検出器１６
に接続してあり、タンク１内の水２を介してタン
ク１の負側接続部８すなわちタンク１に対して電
流を流すもので、後述する比抵抗検出器１６によ
り水の比抵抗変化を検出するために用いられる。
すなわち、電極９は水２のスケール発生可能な状
態を検出する。タンク１内部には電極９と同一高
さあるいはこれより上方に位置して電極１０が設
けてあり、この電極１０はタンク１の側壁部１ｂ
に絶縁を施してねじ止めにより取付けられてい
る。この電極１０はタンク１外部に設けた図示し
ない導線を介して給水位検出器１９に接続され
る。電極１０はタンク１内の水２を介してタンク
１の負側接続部８に電流を流すもので、後述する
給水位検出器１９によりタンク１内の通常の給水
位を検出して調節するために用いられる。また、
タンク１内部には電気ヒータ３と電極９，１０と
の間を仕切る仕切板１１が設けてあり、これは電
極９，１０の接水抵抗の変化を防止するためのも
のである。タンク１内部には排水部であるオーバ
フロー管１２が設けてあり、タンク１内の水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てある。オーバフロ
ー管１２の上端開口は電極９，１０より上方に位
置する。 電磁弁７と電極９，１０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１
３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９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
正側（プラス側）の直流電源回路１７に接続され
ている。タンク１の負側接続部８は負側（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つた場合にこ
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。このように比抵抗検出
器１６は電極９とタンク１の負側接続部８とを結
ぶ電気回路に設けられ、給水位検出器１９は電極
１０と負側接続部８とを結ぶ電気回路に設けられ
ている。 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とタンク１の負側接続部８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より低くなり給水
位に達すると、電極１０と負側接続部８すなわち
タンク１との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
つて、電磁接触器１３（のコイル）が交流電源１
４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と
負側接続部８すなわちタンク１との間に電流が流
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つ
て、電磁接触器１３は交流電源１４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の比
抵抗値に応じて電極９と負側接続部８すなわちタ
ンク１との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９と負側接続部
８すなわちタンク１との間に水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への給水が停止させる。この場合、タン
ク１内部の水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、この状態を比抵抗検出器１６が電極９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。従つて、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９，１０は例えば長さ40
mm、直径1.5mmの白金メツキチタン棒からなるも
のである。 しかして、この蒸気発生器ではタンク１を電源
回路の負側に直接接続し、電極９，１０を正電極
として、タンク１を負電極として両者間に通電を
行なうために、専用の負電極を設ける必要がなく
なる。特にタンク１は電源回路に接続されて負電
位に保たれるので電位的に安定し、電極９，１０
が互いにタンク１を介して干渉することがなく、
水２の比抵抗検出および水位検出を行なう上での
誤動作が生じない。 また、この実施例ではタンク１全体がステンレ
ス鋼などの金属で形成され、且つ直流電源の負側
にタンク１が接続されているので、タンク１は電
気防蝕されることになるので耐久性が向上する。 なお、タンク１は通常全体を金属で形成する
が、例えば負側接続部を設ける壁部を残して壁部
内面に絶縁被覆を施しても良く、少なくとも一部
の壁部が金属で形成されていれば良い。検出回路
と接続する負側接続部はタンクの任意の壁部に設
定できる。検出回路は実施例に限定されない。給
水弁は電磁弁に限らず、比抵抗検出器および給水
位検出器からの信号により動作するものであれば
良い。 本考案の蒸気発生器は以上説明したように、タ
ンクを検出回路の負側に接続し、タンク内に比抵
抗検出用電極を設け、この電極とタンクとの間に
水を介して通電して水の比抵抗変化を利用した電
気的手段により、水のスケール発生を容易に阻止
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。また、タンク内に給水位検出用
電極を設け、この電極とタンクとの間に水を介し
て通電して、タンクにおける水位調節を電気的な
手段で行なうようにしたので、ポールタツプなど
の機械的な水位調節器を用いた場合に生じる誤動
作と故障を回避し、しかも簡単で正確に水位調節
を行なうことができる。

【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……
タンク１の負側接続部、９，１０……電極、１６
……比抵抗検出器、１９……給水位検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少なくとも壁部の一部が金属で形成された水を
   入れるタンクと、このタンク内に設けられタンク
   内の水を加熱する電気ヒータと、前記タンク内に
   設けられ前記タンクの金属壁部を負電極として金
   属壁部に対し前記タンク内の水を介して通電する
   水の比抵抗検出用電極と、前記タンク内に設けら
   れ前記タンクの金属壁部を負電極として金属壁部
   に対し前記タンク内の水を介して通電する給水位
   検出用電極と、前記比抵抗検出用電極と前記タン
   クの金属壁部とを接続する電気回路に設けられ前
   記タンク内の水の比抵抗を計測しての比低抗が設
   定値に達した時に信号を発する比抵抗検出器と、
   前記給水位検出用電極と前記タンクの金属壁部と
   を接続する電気回路に設けられ両者間が不導通状
   態となつた時に信号を発する給水位検出器と、前
   記比抵抗検出器および給水位検出器からの信号に
   より夫々動作して前記タンクに給水を行なう給水
   弁と、前記タンクに設けられた排水部とを具備し
   てなる蒸気発生器。