(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が円または楕円で、かつ横方向に直線状で横断面径より長い胴体と、この胴体の一端を密閉し、前記胴体の外形に近接した位置にヒータを固定するための保持孔を有するヒータフランジと、前記胴体の他端を密閉する缶体蓋と、前記保持孔を貫通して前記胴体の長手方向に略直線状に沿う直線部、前記缶体蓋側で直角ないし鈍角な角度でかつ前記胴体の外形に沿って曲がる曲線部及び前記保持孔から前記ヒータフランジの外側に出た直線部の端部で電源と接続する封口部とを有するヒータとを備え、前記ヒータを前記胴体と前記ヒータフランジに溶接固定した電気加熱式蒸気発生装置。
【請求項２】
胴体の貯水面とヒータの２本の直線部を結ぶ平面が略平行で、かつ貯水面の下になるように前記ヒータを溶接固定した請求項１記載の電気加熱式蒸気発生装置。
【請求項３】
複数本のヒータを胴体の貯水面と略平行に分散して溶接固定した請求項１記載の電気加熱式蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はスチーム入浴、加湿空調、湿式乾燥及び蒸し器などに利用する電気加熱式蒸気発生装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の水を加熱させて蒸気を発生させる小型の蒸気発生装置の加熱源には大別すると、電気、ガス及び灯油の各エネルギー源があり、その目的、用途に応じて使い分けられていた。一般的には加熱源として電気、ガスが主流に用いられ特に電気を用いた蒸気発生装置としては、パン式、電極式、赤外線式等がありその構成がそれぞれ異なっている。
【０００３】
図３は一般的に言われているパン式、すなわち水中に電気ヒータ（以下ヒータという）を水没し、蒸気を発生するものである。図において、給水口３０より予め一定量の水を給水した貯水タンク２５の貯水２７にヒータ２６を水没させ、貯水２７をヒータ２６で直接加熱する。発生した蒸気は貯水タンク２５の上部空間２８に滞留し、内圧が上昇すると蒸気吐出口２９より器外に吐出される。この方式は構成的に簡単でかつ水への受熱はほぼ１００％と高熱効率であるため、電気加熱式蒸気発生装置の主流となっている。
【０００４】
しかしながら、貯水２７を直接加熱するためスケール３１がヒータ２６の表面に付着、堆積するという課題があった。すなわち、ヒータ２６の表面にスケール３１が付着、堆積するとスケール３１があたかも断熱材となり、ヒータ２６は内部発熱を生じ、絶縁材等が過昇温度となり、絶縁劣化してヒータ２６が損傷（ヒータ切れ現象）しやすく、長時間使用することができない。そのため定期的に必ず付着、堆積したスケール剥離の保守点検とヒータ交換が必要であった。
【０００５】
前記の課題を解決する方法として構成した電気加熱式蒸気発生装置を図４に示す。図からも明らかなように、缶体３５の外周に密着して螺旋状のヒータ３６を設けたもので、水３７を直接加熱するものでなく、まず缶体３５をヒータ３６で加熱し、前記缶体３５が熱交換器となり、缶体３５の中の水３７を加熱するようにしたものである。すなわち水３７を間接加熱するためヒータ寿命は著しく向上できる有効な手段である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の従来の構成すなわち缶体３５の外周に密着して螺旋状のヒータ３６を設けた蒸気発生装置では、缶体３５の貯水室の水３７と蒸気室の蒸気３８を含め缶体３５全体を加熱するため、ヒータ３６の熱負荷すなわちヒータ３６の表面温度が異なる。貯水室では水３７があるため、常時ヒータ３６、缶体３５の表面温度は上昇することがほとんどないが、蒸気室では蒸気３８が気体であるためヒータ３６と缶体３５と蒸気３８の間での熱交換がしにくくなる。すなわち蒸気３８（比熱が小）が一種の断熱材となり、ヒータ３６、缶体３５の表面温度は過上昇する。このため蒸気室に密着しているヒータ部はあたかもヒータ３６にスケールが付着、堆積したと同じように内部発熱を生じ、絶縁材等が過昇温度となり劣化してヒータ３６が損傷しやすくなる。また貯水室と蒸気室の缶体３５の温度差が大きいため缶体３５に酸化や変形が起こり、前記酸化や変形が進行すると破損しやすくなり缶体３５の耐久性が著しく低下する。
【０００７】
前記の課題を解決する方法として（１）電気ヒータのワット密度を可能な限り小さくすること。すなわちヒータ長を長くすること。さらには消費電力を（ｋｗ）を小さくすること。（２）貯水室と蒸気室の体積比を変え貯水室＞蒸気室すなわち貯水室比を大（貯水量を増やす）とすること。しかしながら（１）の場合では蒸気発生までに時間がかかったり、蒸気量が少なくなったりすることから使用目的、用途が限定される。一方、（２）の場合では缶体３５での気水分離が悪くなり、蒸気３８とともに高温水が吐出、さらには蒸気吐出口３９にスケールが付着、堆積しやすくなり、前記スケールによって蒸気吐出口３９が閉塞すると缶体３５の内圧が上昇し、安全性、耐久性を著しく低下させる。
【０００８】
本発明は、このような前記課題を解決するもので、特に電気加熱式蒸気発生器の重要課題である缶体、ヒータの耐久劣化を著しく改善した電気加熱式蒸気発生装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そして上記目的を達成するために本発明の電気加熱式蒸気発生装置の第１手段は、横断面形状が円または楕円で、かつ横方向に直線状で横断面径より長い胴体と、胴体の一端を密閉し、胴体外形に近接した外側にヒータを固定する保持孔を設けたヒータフランジと胴体の他端を密閉する缶体蓋を備え、前記保持孔を貫通して胴体の長手方向に略直線状に沿う直線部と、缶体蓋側で曲がる曲線部と前記保持孔からヒータフランジの外側に出た直線部の端部で電源と接続する封口部と２個の封口部から２本の直線部を経て曲線部でつながるヒータを備え、かつヒータを胴体とヒータフランジにて溶接固定させている。また胴体には蒸気出口、導圧管、缶体蓋を固定する蓋フランジを備え、缶体蓋には給水口、排水口、水位検出口を備えている。
【００１０】
また本発明の第２手段は胴体の貯水面と前記ヒータの２本の直線部を結ぶ平面が略平行で、かつ貯水面の下になるようにヒータを溶接固定している。
【００１１】
また本発明の第３手段は複数本のヒータを胴体の貯水面と略平行に分散して溶接固定している。
【００１２】
【作用】
上記した第１手段によれば、（１）ヒータを胴体とヒータフランジにロー材にて溶接接合する時、ヒータフランジの保持孔の２点で直線端部を貫通保持し、曲線部で他端としての中央部を胴体に治具で押し付けることにより２本の直線部が胴体の長手方向に沿うことにより、溶接によるヒータの胴体への密着固定率が高く、伝熱効率を良好にして蒸気発生効率を高めることができる。
【００１３】
（２）ヒータ封口部近傍とヒータフランジを密着固定することによって封口部の熱を貯水部に放熱することができ、封口部に防湿目的で充填されている絶縁材および封材の温度上昇を防止でき絶縁劣化を防止できる。
【００１４】
（３）封口部の集中化により、電気結線作業の容易化と電気絶縁性を保持しながら給水口等を有して給水管等と配管接続し、かつ缶体蓋と蓋フランジの水密閉止を円滑にできる。
【００１５】
また第２手段によれば、従来のヒータ巻付式と比べ蒸気室の過熱を防げて缶体の耐熱劣化を押えることができ、また貯水の所望部にヒータを固定した局所加熱が従来のパン式と同様にでき、しかもヒータへのスケール付着が無い。
【００１６】
また第３手段によれば、胴体の横断面の貯水形状による水位毎の貯水量の変化に応じて異なるワット密度のヒータを配置することによって、貯水の平均加熱等の水位に対応した加熱制御ができ、小容量から大容量にいたる蒸気発生器の製作が容易にできる。また蒸気室に溜った蒸気を弱く加熱して、缶体の局部的な熱劣化を防ぎながら蒸気の乾燥度を上げることも可能である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明による電気加熱式蒸気発生装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施例を示した外観構成図である。図において、横方向に直線状で、かつ横断面の直径より長い胴体１（以下胴体１という）の一端に密閉して固定し、前記横断面径に近接した外側にヒータ６−１，６−２，６−３，６−４，６−５を固定する保持孔２−１を設けたヒータフランジ２と胴体１の他端でかつ前記横断面の直径より外側に固定する蓋フランジ３と、胴体１に固定する蓋フランジ３を介して水秘ねじ止めする缶体蓋４を備えている。各ヒータ６−１〜６−５は前記保持孔２−１を貫通して胴体１の長手方向に略直線状に沿う直線部と、缶体蓋４側で直角方向でかつ胴体１の横断面直径に接するよう曲げた曲線部７を形成し、かつ前記保持孔２−１からヒータフランジ２の外側に出た直線部の端部で電源と接続する２個の封口部５と、２本の直線部を経て曲線部７でつながっていて、胴体１とヒータフランジ２に溶接固定されている。
【００１９】
なお各ヒータ（６−１〜６−５）の曲線部７の直線部からの曲げ角度は、図１の直角には限らず少しゆるく斜めで鈍角でもよい。
【００２０】
また胴体１の横断面形状は耐圧構造的には丸が良いが楕円等でも同様にできる。そしてヒータは貯水面１４と平行とは限らず、例えば横側面へ縦に沿わせて水面と直角な取付けもできる。
【００２１】
このように構成することによって、各ヒータ（６−１〜６−５）を胴体１とヒータフランジ２にロー材にて溶接接合する時、ヒータフランジ２の保持孔２−１の２点で直線端部を貫通保持し、曲線部７で他端としての中央部を胴体１に治具で押し付け、さらに２本の直線部が胴体１の長手方向に沿うことにより、溶接によるヒータの胴体１への密着固定率が高く、伝熱効率を良好にして蒸気発生効率を高めることができる。
【００２２】
またヒータ封口部５近傍とヒータフランジ２を密着固定することによって封口部５の熱を貯水室１３に放熱することができ、封口部５の防湿目的で充填されている絶縁材および封材の温度上昇を防止でき絶縁劣化を防止できる。
【００２３】
また封口部５の集中化により電気結線作業の容易化が図れ、電気絶縁性を保持しながら給水口１２等を有して給水管等を配管接続し、かつ缶体蓋４と、蓋フランジ３の水密閉止を円滑にできる。
【００２４】
また胴体１の貯水面１４と各ヒータ（６−１〜６−３）の２本の直線部を結ぶ平面が略平行で、かつ貯水面１４の下になるようにヒータ（６−１〜６−３）を溶接固定することによって従来のヒータ巻付式に比べ蒸気室１５の過熱を防げて缶体の耐熱劣化を押えることができ、また貯水の所望部にヒータを固定した局所加熱が従来のパン式と同様にでき、しかもヒータへのスケール付着が無いという特徴をもっている。このことは補給水時の貯水下部が低水温になったときでも蒸気発生を止めないように貯水面１４近くに設ける（特に少数本のヒータを取り付けるとき）。
【００２５】
そして胴体１の横断面の貯水形状による水位毎の貯水量の変化に応じて異なるワット密度のヒータを配置することによって貯水の平均加熱等の水位に対応した加熱制御ができ、小容量から大容量にいたる蒸気発生器の製作が容易にできる。また蒸気室１５に溜った蒸気を弱く加熱して、缶体の局部的な熱劣化を防ぎながら蒸気の乾燥度を上げることも可能である。実施例でのヒータの配列は貯水室１３側は蒸気発生するまでの時間を短縮するためワット数の大きいものを配置し、蒸気室１５側には蒸気室１５に滞留する高温結露水や蒸気を再加熱するもので蒸気出口８から吐出する蒸気中に含まれる高温結露水を少なくすること、さらには乾燥した蒸気質を提供するためと、さらに蒸気室１５に付着、堆積するスケールを自然剥離させる効果をも大とすることができる。
【００２６】
すなわち、胴体１の壁面温度を高く（好ましくは１５０℃から２５０℃の範囲）することができるため、図２の胴体１（銅）とスケール（代用として大理石）との線膨張係数関係図に示すように、胴体１とスケールの線膨張差をより大きくして有効的にスケールを自然剥離させるためのものである。
【００２７】
また水位に応じた加熱制御ができるため、補給水時だけ最下部のヒータに通電して急速加熱し、蒸気発生量の平均化も可能である。
【００２８】
なお胴体１には蒸気出口８と、導圧管９がロー材にて溶接固定され、缶体蓋４には給水口１２と、排水口１０と、水位検知口１１がロー材にて溶接固定されていて、缶体蓋４は胴体１に固定されている蓋フランジ３に水密にねじ止めしている。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の電気加熱式蒸気発生装置によれば次の効果が得られる。
【００３０】
請求項１では、ヒータフランジの保持孔の２点で端部を貫通保持し、曲線部で他端としての中央部を胴体に治具で押し付けると、２本の直線部が胴体の長手方向に沿うことにより溶接によるヒータの缶体への密着固定率が高く伝熱効率を良好にして蒸気発生効率を高めることができる。また封口部近傍とヒータフランジを密着固定することによって封口部の熱を貯水室に放熱し、防湿目的で充填している絶縁材および封材の温度上昇を防止でき絶縁劣化を防ぐことができる。また封口部の集中化によって電気結線作業の容易化と電気絶縁性を保持できる。
【００３１】
本発明の請求項２では、従来の巻付け式と比べて非貯水部の過熱を防げて、缶体の耐熱劣化を押えることができ、また貯水の所望部にヒータを固定した局所加熱が従来のパン式と同様にでき、しかもヒータへのスケール付着が無くなる。
【００３２】
本発明の請求項３では、胴体の横断面貯水形状に水位毎の貯水量の変化に応じて異なるワット密度のヒータを配置することにより、貯水の平均加熱等の水位に対応し加熱制御ができる。また蒸気室に溜った蒸気を弱く加熱して缶体の局部的な熱劣化を防ぎながら蒸気の乾燥度を上げることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の電気加熱式蒸気発生装置を示す外観構成図
【図２】同装置における胴体（銅）とスケール（代用として大理石）との線膨張係数関係図
【図３】従来の蒸気発生装置の断面図
【図４】従来の別の蒸気発生装置の一部切欠断面外観図
【符号の説明】
１  胴体
２  ヒータフランジ
２−１  保持孔
３  蓋フランジ
４  缶体蓋
５  封口部
６−１，６−２，６−３，６−４，６−５  ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003702477.tif 000005