JPS5856042B2 - 茶葉蒸機用ボイラ−の水位調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、茶菓の蒸機に用いられるボイラー内の水位調
節装置に関する。

（従来技術） 蒸機用ボイラーは、湯を沸騰させた際に生じる湯玉を蒸
気に混入させて湿りを与え、これを蒸機に供給するもの
であり、ボイラー内の水位の維持は、供給する蒸気の湿
り度を一定にする上で欠くことができない。

このため、蒸機には長さの異なる複数の電極棒とリレー
よりなる水位調節装置とか、フロートを用いた水位調節
装置が従来より使用されてきていたが、これらの装置は
いずれも水位が上下限に達した点で水の供給、停止を行
なうだけのものであるため、ある範囲内の湿り度を持っ
た蒸勿さえ確保されてればよいような一般的な蒸機には
十分であるが、製茶機の蒸機のように、蒸される茶菓に
適した湿り度が任意に設定でき、しかも設定した湿り度
を一定に維持しなければならないような蒸機には適しな
し。

すなわち、茶葉を蒸すには、その茶葉の熟度や含水量を
考慮して、若芽には低めに、こわ葉や萎凋して水分の少
ない茶葉には高めの湿り蒸気を均一に供給することが必
要になるが、上述したような水位調節装置を利用した例
えば実公昭５２２７２８１号公報とか、特公昭４３−８
４８５号公報に見られる装置では、電極棒の本数を増し
たり、水位調節装置全体を移動させねばならなくなって
装置が大型になるばかりでなく、水位に上限と下限の幅
ができるため、給水によって一時的に蒸気圧が落込んで
蒸気量が変化し、蒸機内の茶葉が蒸れなかったムラブケ
になる欠点を有していた。

（目 的） 本発明は、製茶用蒸機に使用されるボイラーが抱える上
述した問題点の解消を図ることを目的とするもので、無
段階の水位設定と、小刻みな給水ができる新規な装置を
提供して、みる葉からこわ葉迄のあらゆる茶葉に適した
蒸気を安定的に供給できるようにするものである。

（構成） そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。

第１図は、本発明が適用される一般的な蒸機用丸ボイラ
ーを示してお・す、１は丸ボイラ−，２は給水ポンプあ
るいは電磁弁などからなる給水装置、３は給水装置２を
制御するための電装装置、４は通気管５と通水管６によ
って丸ボイラ−１と結ばれている水位検出用水槽、７は
この水槽４内のフロートを示している。

第２図、第３図は水位検出装置の外観を示して釦す、７
ａはフロート７の上方に設けた永久磁石、８はこの永久
磁石７ａを覆う非磁性材よりなるスリーブ、９は永久磁
石７ａと互いに吸引し合ってスリーブ８上を摺動するリ
ング状磁石、１０ばこのリング状磁石９の外側を覆って
いる水位目盛１０ａつきの透明スリーブである。

しかして、第３図に示したようにこの透明スリーブ１０
には長手方向に延びる摺動溝１０ｂが穿設され、この上
端にはボイラー１内の水位の上限を検出し、給水を遮断
するための後述する磁電変換素子２３を保持する部材２
２が設けられている。

また、摺動溝１０ｂの下端には、ボイラ−１内水位の下
限を検出し、図示しないバーナーへの燃料供給を遮断す
るための後述する磁電変換素子２７を保持する部材２６
が取付けられている。

さらに、との摺動溝１０ｂには符号１１で示した水位設
定用部材が摺動自在に設けられ、１１ａはこの部材１１
を摺動溝１０ｂの所要の位置に固定するための蝶ねじを
示している。

この水位設定用部材１１には、その上下に後述する磁電
変換素子１２゜１４が近接して取付けられてお・す、下
方の磁電変換素子１２はボイラー１内の水位を常に設定
のレベルに保つための検出機能を持ち、また上方の磁電
変換素子１４ば、水位設定用部材１１をボイラ−１内水
位より低い位置に移動させた際、液面の通過を検出し、
ボイラー内水位を所要レベルに変更するための検出出力
機能を有している。

第４図は、ボイラー内水位を検出して制御するための回
路を示して耘り、ここでは渣ず上述した３つの部材１１
．２２，２６に取付けられた４つの磁電変換素子１２，
１４，２３，２７について説明する。

水位を一定レベルに維持するための検出信号を出力する
水位制御用の磁電変換素子１２ば、リング状磁石９の磁
束密度に応じた起電力を出力するホール素子１２ａと、
このホール起電力を増幅するための電圧増幅器１２ｂと
、第５図に示すようなヒステリシス特性を得るシュミッ
トトリガ−回路１２ｃと電力増幅器１２ｄとからなって
いる。

他の磁電変換素子１４ 、２３ 、２７も同様の構成よ
りなるので、これらについての説明は省略する。

各磁電変換素子１２，１４，２３゜２７の出力端には、
この出力がローレベルのとき接点１３ａ、１５ａ、２４
ａ、２８ａを閉成し、バイレベルのとき開放するように
駆動するリレーコイル１３，１５，２４．２８が接続し
ている。

１８は、磁電変換素子１２からの出力が・・イレベルの
ときに開放し、ローレベルのときに閉成して給水装置を
作動、不作動にする第１のスイッチ手段を構成するリレ
ーコイルで、付勢時には接点１９を開放、接点２０を閉
成し、消勢時には接点１９を閉成、接点２０を開放にす
る働きをする。

ここで接点１９は給水ポンプＰＭのスイッチ１７ａを駆
動するリレーコイル１７に通電するためのものであり、
接点２０は後述するりレーフリップフロツプ１６をセッ
ト状態、つ１リセツト端子Ｓ側に切り換えるものである
。

上述したリレーフリップフロップ１６は、第２のスイッ
チ手段をなすもので、水位設定部材１１をリング状磁石
９の上方から下方、つ１り水位設定用部材１１をボイラ
−１内水位より低い位置に移動させた際、上方に位置す
る磁電変換素子１４からの電圧レベルの変化を検出して
給水装置への電路を開放状態に保持して給水機能を阻止
するとともに、下方に位置する磁電変換素子１２からの
電圧のレベル変化を検出して前記開放状態を解除するよ
うに構成されており、接点１５ａが一時的にでも閉成す
るとリセット側のコイル１６Ｒを付勢して接点２１をリ
セット端子Ｒ側に切り換え、上述した接点１９とリレー
コイル１７に直列に接続した給水用の接点２１を開放し
、また接点２０が閉成するとセット側のコイル１６Ｓを
付勢して接点２１をセット端子Ｓに切り換えてリレーコ
イル１７への電路を形成する働きをする。

２５は、接点２４ａの閉成によって作動し、給水ポンプ
ＰＭへの電流を遮断するスイッチ２５ａを駆動するリレ
ーコイル、２９は接点２８ａの閉成によって作動し、電
磁弁３０のスイッチを開放するリレーコイルを示してい
る。

な釦上述した電磁弁３０は、図示しないバーナーの燃料
供給管に設けられ、上述したリレーコイル２９の作動に
より通電が断たれると、管路を閉ざしてバーナーへの燃
料供給を遮断する機能を持つものである。

次に、この実施例の動作について説明する。

１ず、蒸気に所要の湿り度を持たせるように水位設定用
部材１１移動し、蝶ねじ１１ａによって固定する。

ボイラー１内の水位が給水によって上昇してくると、水
槽４内のフロート７もこれにつれて上昇し、その上部に
取付けた永久磁石７ａと互いに吸引し合うリング状磁石
９もスリーブ８上を摺動しつつ上昇する。

やがて、ボイラー１内の水面が制御水面に達し、リング
状磁石９が水位制御用の磁電変換素子１２の位置１でく
ると、ホール素子１２ａが磁束密度の変化を敏感にキャ
ッチしてホール起電力を出力する。

さらにリング状磁石９が上昇し、設定水位に達すると磁
束密度が増加し、シュミットトリガ−回路１２ｃの出力
電圧がバイレベルからローレベルに反転し、リレーコイ
ル１３を付勢して接点１３ａを閉成にする。

これによりリレーコイル１８に電流が流れて接点１９は
開放、接点２０は閉成となり、接点１９と直列に接続す
るリレーコイル１７は付勢を解かれ、給水ポンプＰＭの
スイッチ１７ａは開放となる。

蒸発によってボイラー１内の水位が下がり、リング状磁
石９が給水ポンプＰＭを停止させたさきの点から徐々に
降下してホール素子１２ａに作用する磁束密度が低下す
ると、シュミットトリガ−回路１２ｃは、その出力を瞬
時にローレベルから・・イレヘルへと反転し、リレーコ
イル１３への電流ヲ断って接点１３ａを開放する。

これにより、リレーコイル１８の付勢が解かれ接点１９
が閉成、接点２０が開放する。

この接点１９が閉成することにより、給水ポンプＰＭの
スイッチ１７ａも閉成する。

このように長方形状のヒシテリシス特性を持った磁電変
換素子１２の働きにより、ボイラー内の水位変動を２〜
３關の幅を持って検出し、制御系に・・ンチングを起さ
せることなく、給水、停止を小刻みに繰り換えして常に
水位を一定レベルに維持する。

次に、制御液面を設定するために、水位設定用部材１１
をボイラー内の水面より下げた場合について説明する。

この操作により、水位制御用の磁電変換素子１２はボイ
ラ−１内水位を示すリング状磁石９のＮ、Ｓ極を上から
下へと通過するととになる。

このため、磁電変換素子１２は磁束密度の変化を２度受
け、その出力が・・イレベルからローレベルへ、さらに
・・イレベルへと変わる。

したがって、リング状磁石９を通過する付近で磁電変換
素子１２の出力により給水ポンプＰＭは一時的に停止す
るが、（第４図の状態）、リング磁態石９を通過し終っ
た位置では接点１３ａが開放になり、リレーコイル１８
が消勢され接点１９が閉成、接点２０が開放となって給
水ポンプＰＭを作動させてし１うことになる（第４図の
ポンプ作動状態図参照）。

ところが、この磁電変換素子１２の上方に接近して配設
された給水阻止用の磁電変換素子１４がリング状磁石９
を通過する点で磁束密度の変化を受け、出力を・・イレ
ベルからローレベル、続いて・・イレベルへと反転して
パルスを出力する。

このパルスの出力はリレーコイル１５を介して接点１５
ａを瞬間的に閉成にし、リレーフリップフロップ１６の
リセット側のコイル１６Ｒを付勢して接点２１をリセッ
ト端子Ｒ側に切り換えてリレーコイル１７の電路を開放
する。

このため、接点１９が閉成であるにもかかわらず、リレ
ーコイル１７は付勢を解かれて給水ポンプＰＭは停止し
た状態となる。

この状態は、リレーフリップフロップ１６のセット側の
コイル１６Ｓが付勢されるまで保持される。

蒸発によりボイラー１内の液面が低下し、リング状磁石
９が再び水位制御用の磁電変換素子１２に作用してこの
出力をローレベルにすると、リレーコイル１３を付勢し
て接点１３ａを閉成にし、リレーコイル１８を付勢して
接点１９を開放、接点２０を閉成とする。

接点２０の閉成によりリレーフリップフロップ１６のセ
ット側コイル１６Ｓが付勢され、接点２１をＲ端子側か
らＳ端子側へ切り換え、リレーコイル１７への電路を形
威し、再び第４図の状態に戻る。

なか、この時点では、接点１９が開放となっているので
、給水ポンプＰＭは作動しない。

さらにボイラ−１内水面が最初に述べた給水ポンプＰＭ
を停止させたレベル以下に１で下降すると、リング状磁
石９の磁束密度の変化をキャッチした磁電変換素子１２
がその出力を再びローレベルから・・イレベルへと反転
し、上述したように給水ポンプＰＭを作動させる。

なむ、水位設定用部材１１をボイラー１内の水面より上
方で移動させた場合には、ここで述べたような作動が必
要でないことは言う１でもない。

何らかの原因によって、給水ポンプＰＭの制御機能が損
なわれて、ボイラー１内の水位が異常に上昇してしまっ
た場合には、透明スリーブ１０の摺動溝１０ｂの上端に
配設された給水遮断用の磁電変換素子２３がリング状磁
石９の磁束を捕え、その出力をローレベルにして接点２
４ａを閉成する。

これにより、リレーコイル２５がスイッチ２５ａを切り
、給水ポンプＰＭへの電流を遮断する。

他方、ボイラー１内の水位が異常に低下してし１つた場
合には、摺動溝１０ｂの下端に設けた磁電変換素子２７
がそれを検出して、図示しないバーナーへの燃料供給を
遮断するように動作することは言う１でもない。

以上は本発明の一実施例についての説明であり、この例
ではボイラ−１内水位の許容上下限に設けた給水及び燃
料供給を遮断するための検出信号出力手段にも磁電変換
素子２３，２７を用いているが、これらについては別系
統の検出手段、例えば周知の電極棒による検出装置など
を用いて、磁電変換検出システムの不作動に対処できる
構造を取ることもできる。

また、この際、給水及び燃料供給を遮断すると同時に、
警報信号を発生させるような周知の手段を施すこともで
きる。

（効果） 以上述べたように本発明によれば、ボイラー内の水位の
変動に応じて移動する永久磁石部材と、この永久磁石部
材の磁束密度の変化を捕らえて出方するヒステリシス特
性を持った磁電変換素子によって、ボイラー内水位を制
御するようにしたものであるから、ヒステリシス特性に
基づく不感帯により制御系の安定性を損なうことなく、
給水動作が小刻みに行なえてボイラー内の水量を低下さ
せることなく狭い範囲内で水位を一定に維持することが
でき、茶葉蒸機のように摘採り時期別の茶葉、あるいは
外気温、湿度等に対応して均一の湿り蒸気を供給するよ
うなボイラーにとって優れた水位調整効果を奏する。

また、蒸気の湿り度を所要の値に設定する手段として移
動可能な水位設定用部材を用いているから、ボイラー内
水位を所望のレベルに設定できるばかりでなく、この水
位設定用部材には水位検出信号出力手段として半導体デ
バイスよりなる小さな磁電変換素子を用いることができ
るため、移動のための特別の装置を必要とすることがな
く機構が簡素化される。

さらに特筆すべき点としては、この水位設定用部材をボ
イラー内水位の上方から下方に新たに設定した際、この
水位設定用部材に設けられた上方の磁電変換素子によっ
て給水機能を明止し、ボイラー内水位を新たな設定レベ
ルに確実に下げることができるばかりでなく、水位制御
動作中に万一水位が設定レベルを越えてしまったような
場合にも、との磁電変換素子の出力によって給水を停止
して溢水を未然に阻止できるという優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用される蒸機用ボイラーの概要図
、第２，３図は、本発明の一実施例を示す水位調節装置
の外観を示す斜視図、第４図は、水位設定制御回路を示
すブロック図、第５図は、本発明に適用される磁電変換
素子の出力特性を示す図である。 １・・・丸ボイラ−，７・・・フロート、９・・・リン
グ状磁石、１０ｂ・・・摺動溝、１１・・・水位設定用
部材、１４．２３，２７・・・磁電変換素子、１２ａ・
・・ホール素子、１２ｃ・・・シュミットトリガ回路、
１６・・・リレー７リツプフ□ツブ、３０・・・燃料供
給電磁弁、ＰＭ・・・給水ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラー内水位の変動に応動する移動永久磁石部材
   、該永久磁石部材の移動径路に沿って移動可能な水位設
   定部材、該水位設定部材に配設され、前記移動永久磁石
   部材からの磁束を検出してヒステリシス特性を持って高
   低２つのレベル電圧を出力する上下２つの磁電変換素子
   、下方に位置する前記磁電変換素子の一方の電圧レベル
   によって閉成し、他方の電圧レベルによって開放して給
   水装置を作動、不作動にする第１のスイッチ手段、前記
   水位設定部材を前記永久磁石部材の上方から下方に移動
   させた際、前記上方に位置する磁電変換素子からの電圧
   レベルの変化を検出して給水装置への電路を開放状態に
   保持させて給水機能を阻止するとともに、下方に位置す
   る前記磁電変換素子からの電圧のレベル変化を検出して
   前記開放状態を解除する第２のスイッチ手段を備えた茶
   葉蒸機用ボイラーの水位調節装置。