(57)【要約】【課題】    簡便で小型の蒸気発生が安定な蒸気洗浄機用の貫流ボイラを提供する。【解決手段】  複数個の貫流ボイラ管１の上部出口エルボ管を気水分離器２の中央側面に連結し、下部を気水分離器２下部のヘッダに分岐して設けられる循環水管３で、直接連結する。そして、貫水ボイラ管１の出口エルボ管内に自由液面が形成されるように気水分離器２の液面検出器１６の上限位置をセットする。そして、上限を検出した後、給水ポンプをＯＦＦにし、一定時間後、再び給水ポンプをＯＮにするためのタイマー装置を設ける。また、この給水ポンプ５のＯＮ／ＯＦＦをカウントする装置を設ける。【選択図】  図２
2006317135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形たて型に配した気水分離器のほぼ中央側面に接続された複数個の貫流ボイラ管を有し、それぞれの貫流ボイラの内部に電気ヒータを取付け、気水分離器の上部と下部にて連通した保護管に液面検出器を取付け、気水分離器または気水分離器に設けられた下部ヘッダに吸水ポンプより給水を流入させるための吸水口、気水分離器の上部に安全弁と吐出弁を設け、一定の気水分離器内圧力になると、電気ヒータの電流を制御するとともに、該液面計で、液面の上限が規定の位置になるように給水ポンプの供給を制御するようにした蒸気洗浄機用貫流ボイラにおいて、該気水分離器の下部ヘッダより、該貫流ボイラ管下部に循環水管、循環ポンプなどを入れずに、直接連結したことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に示す蒸気洗浄機用貫流ボイラにおいて、該液面検出器の液面上限の位置が、貫流ボイラ管の出口のエルボ管上端面または下端面に達することなく、中間位置になるように制御すること。
【請求項３】
請求項１に示す蒸気洗浄機用貫流ボイラにおいて、液面検出器の液面上限検出信号を得て、一定時間、給水ポンプを運転し、その後、遮断するように制御すること。
【請求項４】
請求項１に示す蒸気洗浄機用貫流ボイラにおいて、液面検出器の液面上限検出信号の発信回数をカウントして、給水量、蒸気使用量をモニタすること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  簡便に蒸気を発生し、蒸気洗浄機として活用される電気式の貫流ボイラに関する。
【背景技術】
【０００１】  下記の特許文献１、特許文献２は、貫流ボイラに関するものであるが、循環水管の設置あるいは自然循環を行うという記述はない。
【特許文献１】特開平７−２６０１０１
【特許文献２】特開２００２−２５０５０３
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】  蒸気洗浄機では、圧力の高い蒸気が必要であるが、小型で簡便に、比較的圧力の高い水蒸気を発生させる装置に、貫流ボイラが利用される。しかし、貫流ボイラは、ボイラ水の循環が困難で、蒸気を安定的に発生させるために、循環水ポンプを入れるなどの手段が必要である。そして、電気式の貫流ボイラでは、シースヒータが発熱源として利用されるが、ヒータの長さの制限から、多管式の貫流ボイラとする必要があり、それぞれの貫流ボイラ管に循環水ポンプを設けることは、困難であり、蒸気発生の安定化のためには、複雑な電気ヒータの制御や、給水制御などが必要である。
【０００３】  図１は、最も簡単な多管式の電気ボイラを示したものである。上部と下部にヘッダ１０２、１０３があり、図は電気ヒータ１１３を内部に有する貫流ボイラ管１０１  ２本の２管式の貫流ボイラである。ボイラの水量を安定させるために、給水ポンプ１０４が下部ヘッダに給水を供給し、その全量が２本の貫流ボイラ管１０１を通って上部ヘッダ１０３に流れ、その途中で蒸気となり、上部ヘッダ１０３に集められる。そして、吐出弁１０６を通って外部に取り出される。このような構成とすることにより、供給した給水が必ず貫流ボイラを通り、上昇流となる上、ヘッダの液面検出器で液面が保持される限りは、電気ヒータ１１３が蒸気ゾーンにさらされることはないような構造となっている。
【０００４】  しかし、下部ヘッダ１０２から上部ヘッダ１０３への流れは、２本のボイラ管１０１の位置関係がわずかに異なっていること、電気ヒータ１０２も２本あるが、これもわずかな機差があることや、ボイラ管１０１に取付けたときに、わずかな偏心が生じたとき、２本の貫流ボイラ管１０１での蒸気量にわずかな相違が生ずることがある。このようなわずかな差により、一方の貫流ボイラ管１０１の蒸発量が多くなると、蒸気を含んだ熱水の上昇速度が増し、上部における圧力損失が大きくなり、当該の貫流ボイラ管１０１への給水流量が少なくなり、一層、貫流ボイラ上部の蒸発量が増加し、蒸発量が不安定になる。そして、一定時間経た後、ボイド率の大きくなったり、平均の比重が小さくなった当該貫流ボイラ管１０１へは給水量が多くなり、今度は冷却が進み、蒸発量が減少し、もう一方への給水量が低下し、そちらで蒸発発生量大が進む。このように、２本の貫流ボイラ管１０１で、交互に蒸発量大小が継続して発生し、蒸発量発生不安定現象が発生する。これにより、ボイラ全体が揺れたり、異音を発生したりすることがある。このように、複数の貫流ボイラ管１０１を有する装置において、それぞれの貫流ボイラ管１０１で安定した蒸発量とし、液面の不安定な現象を生じないようにすることが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  １個の気水分離器に、それぞれの貫流ボイラ管の蒸気出口管が連結されて構成される貫流ボイラ装置において、気水分離器の底部から、循環水管にてそれぞれの貫流ボイラ管の下部とを直接連結し、貫流ボイラ管の温度が気水分離器の水温より高い起動時や貫流ボイラ管内で沸騰が発生しているとき、見かけ上、貫流ボイラ管内の比重が小さくなり、貫流ボイラ管内に、自然に上昇流が生じ、気水分離機をとおり循環水管を流れる自然循環を起こすが、これによって、貫流ボイラ管内あるいは気水分離器の温度差を小さくする。
【０００６】  このとき、気水分離器の液面計の上限を貫流ボイラ管蒸気出口管のほぼ中央にし、気水分離機の液面の位置がここに保持されるように制御する。したがって、貫流ボイラ管内で発生する蒸気も、高温水のいずれともが、蒸気出口管を通って、円滑に気水分離器に流れるようにする。以上のようにして、小さな差圧で、貫流ボイラ管内の自然循環水量が多くなるようにする。
【発明の効果】
【０００７】  循環水ポンプなどの装置を用いることなく、貫流ボイラ管、気水分離機、循環水管と大量のボイラ水を自然循環させることができ、貫流ボイラ全体の温度差が小さくなり，それぞれの貫流ボイラ管の温度、循環量、蒸発量が、ほぼ等しくなり、ボイラの運転が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  図２について、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図２は、本願の貫流ボイラの構造図である。１は貫流ボイラ管、２は気水分離器、３は循環水管、４は貫流ボイラの蒸気出口管、５は給水ポンプ、６は電気ヒータ、７は液面計、８は安全弁、９は吐出弁、１０は温水吐出口、１１は温水吐出弁、１２は温水混合器、１３は洗浄機用蒸気ノズル、１４は給水タンク、１５、１６は液面検出器、１７は圧力スイッチ、１８は電気のメインスイッチ、１９はノズルに設けられた蒸気スイッチ、２０はノズルに設けられた温水スイッチ、２１は給水ポンプの電磁スイッチである。【０００９】  貫流ボイラ管１の内部には、電気ヒータ６が取付けられ、複数個の貫流ボイラ管１の上部出口が気水分離器２の中央部側面に連結され、貫流ボイラ管１の下部は、気水分離器２下部ヘッダ部に循環ポンプなど入れずに直接連結されている。給水ポンプ４は、電動機で駆動されるが、この電動機には、電磁スイッチ２１を介して電源のメインスイッチ１８に接続されている。電磁スイッチ２１は、前述の液面検出器１６に接触され、スイッチがＯＮとなる。そして液面が、これに達していないときは、給水ポンプ５の上限検出器１６の上限信号により、給水ポンプ５の電磁スイッチ２１をＯＦＦとする。また、一定時間給水ポンプ５がＯＦＦの状態を続けると、電磁スイッチ２１を自動的にＯＮにするように調整される。【００１０】  気水分離器２の上部に、安全弁８と吐出弁９が接続されている。気水分離器２の圧力が規定値を越えると、安全弁８が開いて、蒸気を放出し、過大な圧力発生を防止する。吐出弁９は、蒸気を取り出すための電磁弁で、蒸気洗浄機使用者の手元より、遠隔操作によりＯＮ、ＯＦＦすることができる。また、気水分離器２の下部液層部には温水ポート１０があり、これにも電磁弁１１があり、手元スイッチ１９により、ＯＮ、ＯＦＦし、混合器１２を通って、温水をノズル１３に流すことができる。【００１１】  気水分離器２下部ヘッダ部には圧力スイッチの接続口があり、ここより圧力スイッチ１７が取付けられている。一定の気水分離器２の圧力になると、電気ヒータ６のスイッチ１７が遮断され、一定の圧力以下になると、スイッチ１７が入れられる。【００１２】  液面検出器１５は、気水分離器２下限の液面を検出するもので、給水ラインの故障などのため、満足な給水がされないときなど、気水分離器２や貫流ボイラ管１の液面レベルが低下し、電気ヒータ６が気相に露出するような運転を回避するため、下限検出時は、電気ヒータ６の電磁スイッチが遮断される。また、インターロックとしても利用され、液面が下限以下では、電気ヒータ６のスイッチが入らないようにセットされている。【００１３】  蒸気洗浄機の使用者は、ノズル１３を持って、対象物に蒸気を噴き付けるが、このとき、蒸気スイッチ２０をＯＮとする。必要に応じて、温水スイッチ１９をあわせてＯＮにすることにより、温水の混入した蒸気を利用することができる。また、蒸気弁２０をＯＦＦにし、温水だけを利用することもできる。また、ノズル１３には、エジェクター式の吸入ポート２１があり、ここより補助タンク２３内に入れられた水あるいは洗浄液を吸入し、ノズル１３より噴出し、蒸気洗浄に利用できる構造となっている。このラインには、流量調整の弁２２が設けられている。【００１４】  図２に示すように、気水分離器２に液面検出器１６の上限に液面保持した状態で、電気ヒータ６に電磁スイッチ１７をＯＮすることにより、貫流ボイラ１が起動される。貫流ボイラ１の中の水の温度が上昇すると、この水の温度上昇により、密度が低下すると、上昇流が生じ、下部より気水分離器２の水が流入し、自然循環流が生ずる。そして、なおも温度が上昇し、水の温度が沸騰点になると、貫流ボイラ内で沸騰が起こり、気水分離器２、給水管、貫流ボイラ１、気水分離器２への上昇流は増大し、循環流は非常に大きくなる。これは、２本の貫流ボイラ１でほぼ同時に進行する。そして、貫流ボイラの温度がますます増大し、規定の圧力になると圧力スイッチ１７が作用し、電気ヒータ６をＯＦＦにする。このまま吐出弁９を開いて蒸気を消費すると、気水分離器２の圧力が低下し、圧力スイッチ１７の働きで、電気ヒータ６が再びＯＮとなる。このまま蒸気を消費し続けると、蒸気圧力もほぼ一定の圧力を保持し、液面レベルが低下し、上限液面レベル検出器１６の信号が出ると、給水ポンプ５が運転され、給水される。先述のように、給水ポンプ５は、上限液面レベルを越え、一定時間給水されるので、上限より高い位置で、電磁スイッチ２１と給水ポンプ５はＯＦＦとなる。【００１５】  貫流ボイラでは、貫流ボイラ管１や電気ヒータ６の微妙な機差のため、アンバランスが生じて、２本の貫流ボイラ管１の間で、自励的な蒸気発生量の不安定現象を起こすことが知られているが、まず、貫流ボイラ管１の下部と気水分離器２の下部を連結することにより、自然循環流の流れを作ること、そして、貫流ボイラ管１上部出口エルボ管と気水分離器２の側面の結合部で、液面レベルが貫流ボイラ管１の出口エルボ管のほぼ中央に来るように調整することにより、温度が沸騰点以下においても、自然循環流が生じ、かつ、貫流ボイラ管１の中で蒸発が生じて、循環流が多くなったときは、貫流ボイラ管１の出口部では、二相流となり、気水分離器２に流れ、電気ヒータ６や貫流ボイラ管１のアンバランスがあって、蒸発量が急に多くなっても、自由液面が上昇するにとどまり、他方の貫流ボイラ管１で逆流が生じようとしても、自由液面であるため、液面が低下するにとどまり、逆流は多くならず、流量の主体は下部の循環水管３より流入することとなり、貫流ボイラ管１内の暴走的な蒸発不安定現象が回避される。以上のように、貫流ボイラ管１の出口エルボ部の液面がほぼ中央にあることにより、ここの流れが逆流防止機能とし、貫流ボイラ管１内の流れは、一定した上昇流主体となり、電気ヒータ６における蒸発量が安定する。【００１６】  以上のように、気水分離器２の下部から、それぞれの貫流ボイラ管１下部の間に循環水管３を設けて、自然循環をするようにしたことにより、水の循環がよくなり、異なる貫流ボイラ管１の温度差が小さくなり、蒸発量が安定した。また、気水分離器２の液面レベルを貫流ボイラ管１の出口エルボの中に自由液面があるため、貫流ボイラ管１のアンバランスがあっても、ほとんどこの自由液面の変化で吸収され、貫流ボイラ管１の間で、自励的な蒸発の不安定現象などが生ずることはない。【００１７】  気水分離器２の液面では、蒸気の気泡が発生しているため、液面検出器１６の作動が不安定になることがあるが、上限と下限の間で、給水ポンプ５の運転をするのでなく、液面検出器１６の上限検出後、一定時間運転するだけなので、液面における波打ちなどの外乱の影響を上限のみで済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】  従来の貫流ボイラ式蒸気洗浄機の説明図
【図２】  本発明の貫流ボイラを用いた蒸気洗浄機の説明図
【符号の説明】
図１において、
１０１  貫流ボイラ管
１０２  下部ヘッダ
１０３  上部ヘッダ
１０９  圧力スイッチ
１１０、１１１  液面検出器
１０５  給水タンク
１０４  給水ポンプ
１１４  給水ポンプ用モータ
１１５  給水ポンプのモータをＯＮ／ＯＦＦにする電磁スイッチ
１１３  電気ヒータ
１１２  電気ヒータをＯＮ／ＯＦＦにする電磁スイッチ
１１６  蒸気洗浄機用の蒸気ノズル
である。
図２において
１  貫流ボイラ管
２  気水分離器
３  循環水管
４  貫流ボイラの蒸気出口管エルボ
５  給水ポンプ
６  電気ヒータ
７  液面検出器取付管
８  安全弁
９  吐出弁
１０  温水吐出口
１１  温水吐出弁
１２  温水混合器
１３  蒸気洗浄機用蒸気ノズル
１４  給水タンク
１５、１６  液面検出器
１７  圧力スイッチ
１８  電源のメインスイッチ
１９  ノズルガンに設けられた蒸気弁スイッチ
２０  ノズルガンに設けられた温水弁スイッチ
２１  給水ポンプの電磁スイッチ
２２  補助タンク
２３  注水弁
２４  注水口
である。
【図１】
2006317135.tif 000003
【図２】
2006317135.tif 000004