JPS6014084Y2 - 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、
加熱によりＣａ （ＨＣｏ３）２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２０
＋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
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。

さらに、従来の蒸気発生器においては水位調節器として
ボールタップが多く用いられている。

このボールタップはフロートがタンクなどに引掛ったり
、フロートが腐蝕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、正確なタンクの水位置調節を行なえないとい
う問題がある。

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（Ｍ♂＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ＋
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。

さらに、本考案の蒸気発生器では、両電極２゜３を利用
してタンク１内の水位が低下したことを電気的に検出し
て、タンク１内部へ給水を行なうものである。

すなわち、タンク１内部の水位が両電極２，３より低下
して両電極２，３間が不導通状態になったことを、いず
れか一方の電極に接続した水位検出器が検出し、この検
出器の動作により給水弁が動作してタンク１へ給水を行
なうようにしたものである。

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
および第３図について説明する。

第２図において、１１は水４を入れる例えばパン型加湿
器のタンクである。

タンク１１の内部下側には例えばシーズヒータからなる
電気ヒータ１２が設けてあり、この電気ヒータ１２は取
付ナツト１３によりタンク１１側壁に取付けられ、交流
電源２４と接続する導線１４に接続されている。

この電気ヒータ１２は通電により発熱してタンク１１内
の水４を沸点まで加熱するものである。

タンク１１の上方には水道などの給水源に接続する給水
管１５が設けてあり、この給水管１５には給水弁として
例えば電磁弁１６が設けである。

また、タンク１１の内部には正電極１７と負電極１８と
が上下に間隔を存して設けてあり、これら電極１７．１
８はタンク１１側壁にねじ止めにより電気的に絶縁して
取付けられ、直流電源回路２１．２２に導線（図示せず
）を介して接続されている。

これら電極１７，１８は水４に発生するスケールを収集
する目的と、タンク１１における水位を検出する目的の
両方のために用いられるものであり、且つ前者の目的の
ために負電極１Ｂがスケール収集電極となり、後者の目
的のために一方の電極例えば正電極１７を水位検出電極
として給水位検出器２０に接続する。

なお、正電極１７は水位検出電極として用いるために、
電気ヒータ１２の上方において負電極１８と同一水位位
置あるいは負電極１８より高い水位位置に設ける。

また、タンク１１内部には電気ヒータ１２と電極１７．
１８との間を仕切る仕切板１９を設け、電極１７．１８
の接木抵抗の変動を防止しである。

次に、電極１７．１Ｂ、電磁弁１６および電気ヒータ１
２に関連する電気回路について述べる。

正電極１７はタイマリレーを内蔵した給水位検出器２０
に接続され、この給水位検出器２０は制御用直流電源回
路２１．２２に接続されている。

負電極１８はマイナス側の直流電源回路２２に接続され
ている。

直流電源回路２１．２２は変圧器２３を介して交流電源
２４に対応して設けられる。

また、電気ヒータ１２は電磁接触器２５の接点２５ａを
介して交流電源に接続しである。

電磁弁１６は電磁接触器２６の接点２６ａを介して交流
電源に接続しである。

電磁接触器２５．２６は給水位検出器２０の接点２０ａ
、２０ｂを介して交流電源２４に接続されている。

なお、図中２７は湿度調節器である。

ここで、給水位検出器２０と電極１７．１８の関係につ
いて述べる。

電極１７゜１８はタンク１１の水４内部にある時に氷４
を介して両者間に電流が流れ導通状態となり、電極１７
が水４より上方に露出する時には両者間が不導通状態と
なるので、このことを利用してタンク１１内部の水位を
検出する。

水位が正電極１７より下方にあって正電極１７が露出し
ている場合には、給水位検出器２０が働いて接点２０ａ
を開放し、且つ水位が正電極１７より上方にあって電極
１７．１８が水４内部にて導通状態となる場合には給水
位検出器２０が働いて接点２０ａを閉成する。

このように構成した蒸気発生器において、タンク１１内
の水位が正電極１７より高い位置にある場合には、両電
極１７．１８が互いに導通するために、給水位検出器２
０の接点２０ａが閉成しており、電磁接触器２５が交流
電源２４と接続されて接点２５ａを閉じるので、電気ヒ
ータ１２は交流電源より通電されてタンク１１内の水４
を加熱する。

なお、湿度調節器２７は閉成している。正電極１７と負
電極１８は直流電源回路２１をプラス側とし、直流電源
回路２２をマイナス側としてタンク１１内の水４を介し
て通電する。

この場合、正電極１７の正電位（回路上は０ボルト）に
より負電極１８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１７と負電極１８とが導通ずると
、タンク１１内の水４に溶解しているプラス側の各成分
イオンが負電極１８に吸引され、このイオンは負電極１
８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１８の表面上に付着する。

すなわち、水４に含まれるマイナス側イオンが負電極１
８に収集されスケールとして付着することにより、水４
に含まれる成分にり生じるスケールを全体的にまとめて
負電極１８で収集できる。

このため、タンク１１内にスケールが付着、沈澱したり
、あるいは電気ヒータ１２の表面にスケールが付着した
りすることがない。

従って、スケールの付着による電気ヒータ１２の破損な
どの事故の発生を防止できる。

なお、負電極１８でのスケールの付着が多くなった場合
には、負電極１８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１８と交換す
る。

次にタンク１１内の水４が蒸発して水位が正電極１７よ
り低くなった場合について述べる。

この場合は両電極１７．１８間に通電が行なわれないた
め、給水位検出器２０が働いて接点２０ａを開放するの
で、電磁接触器２５は交流電源２４からの通電が断たれ
て接点２５ａを開放する。

このため、電気ヒータ１２は電極からの通電が断たれて
発熱を停止する。

従って、タンク１１内の水位が低くなり水４の量が少な
くなった状態での電気ヒータ１２による水４の加熱を防
止して、所謂空炊きを防いで安全性が大である。

一方、給水位検出器２０は接点２０ｂを閉じるので、電
磁接触器２６が交流電源２４と接続して接点２６ａを閉
成する。

このため、電磁弁１６は交流電源と接続して開放動作す
るので、給水管１５を介してタンク１１に給水が行なわ
れる。

給水によりタンク１１内部の水位が正電極１７の位置ま
で上昇すると、両電極１７．１８間の導通が行なわれる
。

このため、給水位検出器２０では内蔵したタイマーリレ
ーが働いて一定時間（３〜４秒）後に接点２０ｂを開放
するので、電磁接触器２６は交流電源２４との通電が断
たれて接点２６ａを開放する。

これによって電磁弁１６は交流電源との通電が断たれて
閉塞するために、タンク１１への給水が停止する。

また、同時に接点２０ａが閉じ電磁接触器２５は交流電
源２４と導通することにより接点２５ａを閉じるので、
電気ヒータ１２が交流電源より通電されて水４を加熱す
ることになる。

このようにタンク１１内部の水位が低下したことを、電
極１７．１８を利用して給水位検出器２０が検出し、こ
の給水位検出器２０の働きにより電磁弁１６が動作して
タンク１１へ給水を行ないタンク１１の水位を調節する
。

従って、ボールタップなどの機械的な水位調節器を用い
る必要がなく、この種の水位調節器において生じる誤動
作と故障を回避でき、しかも電気的な手段により簡単で
正確に水位調節を行なうことができる。

なお、電極１７．１８は例えば長さ４−１直径１．５７
ｍの白金メッキチタン棒からなるものを使用し、両電極
に流す電流条件は例えばＤＣ１２Ｖ、８ｒＴＩＡである
。

なお、タンク内部の水位低下を検出して電気ヒータの回
路を開放させる手段は必ずしも必要とするものではない
。

また、給水位検出器は正電極に代えて負電極に接続する
ようにしても良い。

給水弁は電磁弁に限らず電気的信号を受けて開閉動作す
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。

しかも、正電極と負電極を利用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、機械的な
水位調節器を用いた場合の誤動作や故障を回避すること
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における原理を示す説明図
、第２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３図は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・・・・・・電気ヒータ、１５・・・・・
・給水管、１６・・・・・・電磁弁（給水弁）、１７・
・・・・・正電極、１８・・・・・・負電極、２０・・
・・・・給水位検出器。

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タン
   ク内部の水を加熱する電気ヒータと、前記タンク内部に
   設けられた正電極および前記タンク内部に設けられタン
   ク内部の水を介して前記正電極と導通するとともに前記
   水に含まれるプラス側イオンを吸着して析出させる負電
   極と、これら電極のいずれか一方に接続され両電極間が
   不導通状態となった時に信号を発する水位検出器と、こ
   の水位検出器からの信号により動作して前記タンクへ給
   水を行なう給水弁とを具備してなる蒸気発生器。