(57)【要約】      （修正有）【課題】スケールの付着による、性能の低下を抑制できる電気ボイラを提供する。【解決手段】電気ボイラ１は、水管４と、水管４の内部に配置される電気ヒータ７１と、電気ヒータ７１の表面の発熱領域ＦＡに配置される温度センサ８と、を備える。判定部、温度センサの検出値に基づいて、電気ヒータの表面にスケールが付着しているか否かを判定する。また、判定部は、温度センサの検出値に基づいて、電気ヒータが過熱しているか否かを判定する。【選択図】図１
2019086222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水管と、
前記水管の内部に配置される電気ヒータと、
前記電気ヒータの表面の発熱領域に配置される温度センサと、
を備える電気ボイラ。
【請求項２】
前記温度センサは、前記発熱領域の上部に配置される、
請求項１に記載の電気ボイラ。
【請求項３】
前記水管の水位が前記電気ヒータの発熱領域よりも上方に維持されるように前記水管に給水する給水装置を備える、
請求項１又は請求項２に記載の電気ボイラ。
【請求項４】
前記温度センサの検出値に基づいて、前記電気ヒータの表面にスケールが付着しているか否かを判定する演算処理装置を備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気ボイラ。
【請求項５】
前記演算処理装置は、前記温度センサの検出値に基づいて、前記電気ヒータが過熱しているか否かを判定する、
請求項４に記載の電気ボイラ。
【請求項６】
前記演算処理装置は、前記検出値が第１規定値に到達したときに前記電気ヒータの表面に前記スケールが付着していると判定し、前記検出値が前記第１規定値よりも高い第２規定値に到達したときに前記電気ヒータが過熱していると判定する、
請求項５に記載の電気ボイラ。
【請求項７】
前記演算処理装置は、前記検出値の上昇率が第３規定値以上のときに前記電気ヒータの表面に前記スケールが付着していると判定し、前記検出値の上昇率が前記第３規定値よりも高い第４規定値以上であるときに前記電気ヒータが過熱していると判定する、
請求項５に記載の電気ボイラ。
【請求項８】
前記演算処理装置は、前記電気ヒータの表面に前記スケールが付着していると判定したときに報知装置を作動し、前記電気ヒータが過熱していると判定したときに前記電気ヒータの作動を停止する、
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の電気ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているような、電気ヒータで水を加熱する電気ボイラが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６９３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水との接触により電気ヒータの表面にスケールが付着する可能性がある。また、電気ヒータの表面が水と接触しない状態が発生する可能性がある。電気ヒータの表面にスケールが付着した状態を放置しておくと、例えば電気ヒータが局所的に温度上昇したり腐食したりする可能性がある。また、電気ヒータの表面が水と接触しない状態を放置しておくと、電気ヒータが過熱する可能性がある。その結果、電気ボイラの性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、性能の低下を抑制できる電気ボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、水管と、前記水管の内部に配置される電気ヒータと、前記電気ヒータの表面の発熱領域に配置される温度センサと、を備える電気ボイラが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、電気ヒータの温度を管理できる電気ボイラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る電気ボイラの一例を模式的に示す正面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電気ボイラの一例を模式的に示す側面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るヒータ装置の一例を示す側断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電気ボイラの一例を示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る電気ボイラの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１０】
本実施形態においては、３次元直交座標系を規定し、３次元直交座標系に基づいて各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する水平面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。
【００１１】
［電気ボイラ］
図１は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を模式的に示す側面図である。図１及び図２のそれぞれは、電気ボイラ１の一部を断面で示す。
【００１２】
図１及び図２に示すように、電気ボイラ１は、給水装置２と、給水装置２と接続される下部管寄せ３と、下部管寄せ３と接続される複数の水管４と、複数の水管４のそれぞれと接続される複数の上昇管５と、上昇管５と接続される上部管寄せ６と、水管４の内部に配置される電気ヒータ７１を有するヒータ装置７と、電気ヒータ７１の表面の発熱領域ＦＡに配置される温度センサ８と、水管４の水位を検出する水位検出装置９と、電気ボイラ１を制御する制御装置１０と、報知情報を報知する報知装置１１と、ヒータ装置７に電力を供給する電源１２とを備える。
【００１３】
給水装置２は、下部管寄せ３を介して水管４に給水する。給水装置２は、下部管寄せ３と接続される給水管２１と、給水管２１に配置される給水ポンプ２２と、給水管２１に配置される給水弁２３とを有する。給水ポンプ２２の作動により、水が給水管２１を介して下部管寄せ３に供給される。下部管寄せ３に水が供給されることにより、水管４に水が供給される。給水装置２は、下部管寄せ３に対する単位時間当たりの給水量を調整可能である。本実施形態において、制御装置１０は、給水ポンプ２２の単位時間当たりの回転量を調整することにより、下部管寄せ３に対する単位時間当たりの給水量を調整する。下部管寄せ３に対する給水量が調整されることにより、水管４に対する単位時間当たりの給水量が調整される。なお、給水弁２３が流量調整弁として機能する場合、給水弁２３によって、下部管寄せ３に対する単位時間当たりの給水量が調整されてもよい。
【００１４】
下部管寄せ３は、給水装置２から供給された水を収容する。下部管寄せ３は、水が収容される内部空間３Ｈを有する容器である。下部管寄せ３は、給水装置２から供給された水を複数の水管４のそれぞれに分配する。給水装置２から下部管寄せ３に供給された水は、複数の水管４のそれぞれに供給される。また、下部管寄せ３の下部に排水管２４が接続される。排水管２４には排水弁２５が配置される。排水弁２５が開くことにより、下部管寄せ３の内部空間３Ｈに収容されている水の少なくとも一部は、排水管２４を介して排出される。
【００１５】
水管４は、下部管寄せ３からの水を流通させる。水管４は、水の流路を有する円筒状の部材である。水管４は、水管４の中心軸とＺ軸とが平行となるように配置される。水管４の下端部と下部管寄せ３の上部とが接続される。水管４は、Ｘ軸方向に間隔をあけて複数配置される。複数の水管４のそれぞれが、下部管寄せ３と接続される。
【００１６】
電気ヒータ７１は、水管４の内部に配置される。電気ヒータ７１は、棒状の部材である。電気ヒータ７１の表面は、水管４の内面と間隙を介して対向する。下部管寄せ３からの水は、水管４の内面と電気ヒータ７１の表面との間に供給される。電気ヒータ７１の表面は、水管４の内部に供給された水と接触する。電気ヒータ７１の表面と水とが接触することにより、水が加熱され、蒸気が生成される。
【００１７】
温度センサ８は、電気ヒータ７１の表面の発熱領域ＦＡに配置される。温度センサ８は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの温度を検出する。温度センサ８は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの上部に配置される。
【００１８】
上昇管５は、水管４で生成された蒸気を流通させる。上昇管５は、蒸気の流路を有する円筒状の部材である。上昇管５は、水管４と上部管寄せ６とを接続する。水管４で生成された蒸気は、上昇管５を介して上部管寄せ６に供給される。上昇管５の下端部と水管４の上部とが接続される。上昇管５の上端部と上部管寄せ６の下部とが接続される。上昇管５は、複数の水管４のそれぞれと接続されるように複数設けられる。複数の上昇管５のそれぞれが、上部管寄せ６と接続される。
【００１９】
図２に示すように、Ｙ軸方向において、下部管寄せ３及び水管４の位置と上部管寄せ６の位置とは異なる。上昇管５の一部は屈曲している。上昇管５の下端部は、水管４の上部の−Ｙ側の側面と接続される。上昇管５の上端部は、上部管寄せ６の下部と接続される。
【００２０】
上部管寄せ６は、上昇管５から供給された蒸気を収容する。上部管寄せ６は、蒸気が収容される内部空間６Ｈを有する容器である。上部管寄せ６は、複数の上昇管５のそれぞれから供給された蒸気を集合させる。また、上部管寄せ６の上部に蒸気管２６が接続される。蒸気管２６には蒸気弁２７が配置される。蒸気弁２７が開くことにより、上部管寄せ６の内部空間６Ｈに収容されている蒸気の少なくとも一部は、蒸気管２６を介して排出される。
【００２１】
水位検出装置９は、水管４の内面と電気ヒータ７１の表面との間の水位を検出する。水位とは、Ｚ軸方向における水の表面の位置をいう。水位検出装置９は、検出容器９１と、検出容器９１に配置される複数の電極棒９２と、検出容器９１と下部管寄せ３とを接続する下部連通管９３と、検出容器９１と上部管寄せ６とを接続する上部連通管９４とを有する。
【００２２】
検出容器９１の内部空間９１Ｈは、下部連通管９３を介して下部管寄せ３の内部空間３Ｈと接続される。検出容器９１の内部空間９１Ｈは、上部連通管９４を介して上部管寄せ６の内部空間６Ｈと接続される。下部連通管９３は、検出容器９１の下部と下部管寄せ３の上部とを接続する。上部連通管９４は、検出容器９１の上部と上部管寄せ６の下部とを接続する。
【００２３】
検出容器９１に水が収容される。検出容器９１の水位と水管４の水位とは実質的に等しい。水位検出装置９は、検出容器９１の水位を検出することによって、水管４の水位を検出することができる。
【００２４】
複数の電極棒９２は、検出容器９１の内部空間９１Ｈに配置される。本実施形態において、電極棒９２は、３本の電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃを含む。なお、電極棒９２は複数設けられていればよく、例えば４本以上設けられてもよい。
【００２５】
電極棒９２は、導電性材料で形成された棒状の部材である。電極棒９２の上端部は、絶縁性材料を介して検出容器９１の上蓋に保持される。電極棒９２の下端部は、検出容器９１から離れている。
【００２６】
電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃは、電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの下端部のＺ軸方向の位置が異なるように、検出容器９１に保持される。本実施形態においては、電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃのうち、電極棒９２Ａの下端部が最も高い位置に配置され、電極棒９２Ａの下端部に次いで電極棒９２Ｂの下端部が高い位置に配置され、電極棒９２Ｃの下端部が最も低い位置に配置される。
【００２７】
検出容器９１は、導電性材料で形成される。検出容器９１は、複数の電極棒９２の共通電極として機能する。検出容器９１に収容されている水と電極棒９２の下端部とが接触することにより、検出容器９１と電極棒９２とは水を介して通電される。
【００２８】
水位検出装置９は、電極棒９２で水を検出する。水位検出装置９は、電極棒９２に電流が流れたとき、電極棒９２と水とが接触したと判定する。
【００２９】
水位検出装置９は、複数の電極棒９２のそれぞれを流れる電流の有無に基づいて、検出容器９１の水位を検出する。例えば、電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの全部に電流が流れているとき、制御装置１０は、検出容器９１の水位が電極棒９２Ａの下端部よりも高いと判定する。電極棒９２Ｂ，９２Ｃに電流が流れ、電極棒９２Ａに電流が流れていないとき、制御装置１０は、検出容器９１の水位が電極棒９２Ｂの下端部よりも高く電極棒９２Ａの下端部よりも低いと判定する。電極棒９２Ｃに電流が流れ、電極棒９２Ａ，９２Ｂに電流が流れていないとき、制御装置１０は、検出容器９１の水位が電極棒９２Ｃの下端部よりも高く電極棒９２Ｂの下端部よりも低いと判定する。電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの全部に電流が流れていないとき、制御装置１０は、検出容器９１の水位が電極棒９２Ｃの下端部よりも低いと判定する。
【００３０】
Ｚ軸方向において、電極棒９２Ｃの下端部の位置と電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの上端部の位置とは、実質的に同一である。電極棒９２Ｃに電流が流れ、電極棒９２Ｃが水を検出したとき、制御装置１０は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの全部が水管４の水に浸かっていると判定する。一方、電極棒９２Ｃに電流が流れず、電極棒９２Ｃが水を検出しないとき、制御装置１０は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの上端部を含む少なくとも一部が水管４の水に浸かっていないと判定する。
【００３１】
給水装置２は、水位検出装置９の検出結果に基づいて、水管４の水位が電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡよりも上方に維持されるように、水管４に給水する。本実施形態において、電極棒９２Ｂ，９２Ｃが水を検出し、電極棒９２Ａが水を検出しない場合、制御装置１０は、給水ポンプ２２を作動させて給水を実施する。また、電極棒９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの全部が水を検出した場合、制御装置１０は、給水ポンプ２２の作動を停止して給水を停止する。これにより、水管４の水位は、電極棒９２Ａの下端部と電極棒９２Ｂの下端部との間の位置に維持される。水管４の水位が電極棒９２Ａの下端部と電極棒９２Ｂの下端部との間に維持されることにより、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの全部が水に浸かることができる。
【００３２】
［電気ヒータ及び温度センサ］
図３は、本実施形態に係るヒータ装置７の一例を示す側断面図である。図１、図２、及び図３に示すように、ヒータ装置７は、水管４の内部に配置される電気ヒータ７１と、水管４の上端部に支持されるフランジ７２と、電源１２と接続されるコネクタ７３とを有する。
【００３３】
電気ヒータ７１は、棒状の部材である。本実施形態において、電気ヒータ７１は、カートリッジヒータである。電気ヒータ７１は、水管４の内面と間隙を介して対向する表面を有する。電気ヒータ７１は、水管４の上端部の開口から水管４の内部に挿入される。フランジ７２が水管４の上端部に固定される。ヒータ装置７は、水管４に着脱可能である。
【００３４】
電気ヒータ７１の表面は、発熱領域ＦＡと、非発熱領域ＮＡとを有する。非発熱領域ＮＡは、発熱領域ＦＡよりも上方に配置される。発熱領域ＦＡは、水管４の内面と対向する電気ヒータ７１の表面の下端部を含む。非発熱領域ＮＡは、水管４の内面と対向する電気ヒータ７１の表面の上端部を含む。Ｚ軸方向において、発熱領域ＦＡの寸法は、非発熱領域ＮＡの寸法よりも大きい。Ｚ軸方向において、発熱領域ＦＡと非発熱領域ＮＡとの境界ＥＧは、水管４の内面と対向する電気ヒータ７１の表面の中間部よりも上側（＋Ｚ側）に配置される。
【００３５】
図３に示すように、電気ヒータ７１は、芯材７４と、芯材７４の周囲に配置される電熱線７５と、芯材７４及び電熱線７５を収容する収容部材７６と、収容部材７６と芯材７４及び電熱線７５との間に充填される粉体７７とを有する。
【００３６】
芯材７４は、セラミックスのような絶縁性材料で形成される。電熱線７５は、芯材７４の周囲にコイル状に巻き付けられる。収容部材７６は、円筒状の部材であり、ステンレス鋼のような金属で形成される。粉体７７は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）のような絶縁性材料で形成される。
【００３７】
芯材７４は、円筒状の部材である。芯材７４の内部に一対の電極線７８が配置される。電極線７８の少なくとも一部は、芯材７４に設けられた孔に配置される。電極線７８の先端部と電熱線７５とが接続される。収容部材７６の上端部の開口は、封止部材７９により塞がれる。フランジ７２は、収容部材７６の上端部に配置される。
【００３８】
電極線７８は、コネクタ７３を介して電源１２と接続される。電源１２から電極線７８を介して電熱線７５に電流が供給されることにより、電熱線７５が発熱する。
【００３９】
発熱領域ＦＡは、電熱線７５が設けられている部分に相当する。非発熱領域ＮＡは、電熱線７５が設けられていない部分に相当する。
【００４０】
電気ヒータ７１は、非発熱領域ＮＡが発熱領域ＦＡよりも上方に配置されるように、水管４の上端部の開口から水管４の内部に挿入される。電気ヒータ７１が水管４の内部に挿入された後、フランジ７２と水管４の上端部とが固定される。
【００４１】
温度センサ８は、発熱領域ＦＡの上部に配置される。発熱領域ＦＡの上部とは、Ｚ軸方向において発熱領域ＦＡの中間部よりも上側（＋Ｚ側）の部分をいう。本実施形態において、温度センサ８は、発熱領域ＦＡと非発熱領域ＮＡとの境界ＥＧの近傍に配置される。すなわち、温度センサ８は、発熱領域ＦＡの上端部に配置される。
【００４２】
本実施形態においては、１つの電気ヒータ７１に１つの温度センサ８が設けられる。なお、１つの電気ヒータ７１に複数の温度センサ８が設けられてもよい。温度センサ８は、複数の電気ヒータ７１のうち１つの電気ヒータ７１に設けられてもよい。
【００４３】
なお、１つの電気ヒータ７１が水管４に配置されてもよいし、複数の電気ヒータ７１の集合体が水管４に配置されてもよい。複数の電気ヒータ７１の集合体が水管４に配置される場合、コネクタ７３に複数の電気ヒータ７１が接続されることにより、電源１２から供給された電流が、複数の電気ヒータ７１のそれぞれに供給される。なお、電気ヒータ７１は、シーズヒータでもよい。
【００４４】
［制御装置］
図４は、本実施形態に係る電気ボイラ１の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、電気ボイラ１は、制御装置１０を有する。制御装置１０は、温度センサ８、水位検出装置９、給水装置２、報知装置１１、及び電源１２のそれぞれと接続される。図１及び図２に示したように、本実施形態においては、電気ヒータ７１が３本設けられ、温度センサ８が３つ設けられることとする。
【００４５】
報知装置１１は、電気ボイラ１の使用者に報知情報を報知する。報知装置１１として、表示装置、発光装置、及び音出力装置の少なくとも一つが例示される。表示装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid  Crystal  Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic  Electroluminescence  Display）のようなフラットパネルディスプレイを含む。発光装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）のような光源を含む。音出力装置は、警告音を発生可能なサイレン又は音声出力装置を含む。報知装置１１は、表示装置に表示される表示データ、発光装置から射出される光、及び音出力装置から出力される音の少なくとも一つを使って、電気ボイラ１の使用者に報知情報を報知する。
【００４６】
制御装置１０は、コンピュータシステムを含む。制御装置１０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置１０Ａと、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリを含む記憶装置１０Ｂと、信号又はデータを送受信可能な入出力回路を含む入出力インターフェース１０Ｃとを有する。
【００４７】
演算処理装置１０Ａは、温度データ取得部１０１と、水位データ取得部１０２と、判定部１０３と、給水制御部１０４と、報知制御部１０５と、電気ヒータ制御部１０６とを有する。
【００４８】
記憶装置１０Ｂは、第１規定値記憶部１０７と、第２規定値記憶部１０８とを有する。
【００４９】
温度データ取得部１０１は、温度センサ８の検出値を示す温度データを取得する。水位データ取得部１０２は、水位検出装置９の検出値を示す水位データを取得する。
【００５０】
判定部１０３は、温度センサ８の検出値に基づいて、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着しているか否かを判定する。また、判定部１０３は、温度センサ８の検出値に基づいて、電気ヒータ７１が過熱しているか否かを判定する。
【００５１】
スケールとは、水に含まれる硬度成分の析出物をいう。電気ヒータ７１の表面は、水と接触する。そのため、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着する可能性がある。電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着すると、発熱領域ＦＡからの放熱が阻害される。その結果、電気ヒータ７１が温度上昇する。例えば、電源１２から電気ヒータ７１に供給される電力の供給条件が一定であり、水管４に供給される水の温度及び単位時間当たりの給水量を含む給水条件が一定でも、発熱領域ＦＡにスケールが付着している状態と付着していない状態とでは、電気ヒータ７１の表面の温度が異なる。判定部１０３は、温度センサ８の検出値に基づいて、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着しているか否かを判定することができる。
【００５２】
電源１２から電気ヒータ７１に供給される電力の供給条件が一定であり、水管４に対する給水条件が一定である場合において、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していないときの電気ヒータ７１の温度、及び電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着しているときの電気ヒータ７１の温度は、例えば予備実験又はシミュレーション実験から予め導出することができる。すなわち、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着しているときの電気ヒータ７１の温度、及び電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していないときの電気ヒータ７１の温度は、既知データである。一例として、発熱領域ＦＡの全部が水に浸かっている状態において、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していないときの電気ヒータ７１の温度は、１７０［℃］であり、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着しているときの電気ヒータ７１の温度は、１８５［℃］である。
【００５３】
本実施形態においては、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着しているときの電気ヒータ７１の温度が予め導出され、第１規定値として第１規定値記憶部１０７に記憶されている。第１規定値は、例えば１８５［℃］である。判定部１０３は、温度センサ８の検出値が基準温度である１７０［℃］である場合、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着していないと判定し、温度センサ８の検出値が第１規定値である１８５［℃］に到達した場合、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着していると判定する。
【００５４】
また、例えば給水ポンプ２２の異常等に起因して、水管４の水位が境界ＥＧよりも下がり、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの少なくとも一部が水と接触しない状態が発生する可能性がある。電源１２から電気ヒータ７１に電力が供給されている状態で、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡが水と接触しない状態を放置しておくと、電気ヒータ７１が過熱する。判定部１０３は、温度センサ８の検出値に基づいて、電気ヒータ７１が過熱しているか否か、すなわち、水管４の水位が境界ＥＧよりも下がっているか否かを判定することができる。
【００５５】
電源１２から電気ヒータ７１に供給される電力の供給条件が一定である場合において、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡに水が接触しているときの電気ヒータ７１の温度、及び電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡに水が接触していないときの電気ヒータ７１の温度は、例えば予備実験又はシミュレーション実験から予め導出することができる。すなわち、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡに水が接触しているときの電気ヒータ７１の温度、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡに水が接触していないときの電気ヒータ７１の温度は、既知データである。一例として、発熱領域ＦＡが水に接触していないときの電気ヒータ７１の温度は、２００［℃］以上である。
【００５６】
本実施形態においては、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡに水が接触していないときの電気ヒータ７１の温度が予め導出され、第２規定値として第２規定値記憶部１０８に記憶されている。第２規定値は、例えば２００［℃］である。判定部１０３は、温度センサ８の検出値が第２規定値である２００［℃］に到達した場合、電気ヒータ７１が過熱している、すなわち、水管４の水位が境界ＥＧよりも下がってしまい発熱領域ＦＡの少なくとも一部に水が接触していないと判定する。
【００５７】
給水制御部１０４は、水位検出装置９の検出値に基づいて、水管４の水位が電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡよりも上方に維持されるように、給水装置２の給水ポンプ２２を制御する制御信号を出力する。電極棒９２Ｃが水を検出し、電極棒９２Ａ，９２Ｂが水を検出しない場合、給水制御部１０４は、給水ポンプ２２を作動させる制御信号を出力する。これにより、水管４の水位は、電極棒９２Ｃの下端部よりも上方に維持される。水管４の水位が電極棒９２Ｃの下端部よりも上方に維持されることにより、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡの全部が水に浸かることができる。
【００５８】
報知制御部１０５は、温度センサ８の検出値に基づいて、報知装置１１を制御する制御信号を出力する。本実施形態において、報知制御部１０５は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していると判定部１０３に判定されたとき、報知装置１１を作動させる制御信号を出力する。報知装置１１が表示装置を含む場合、報知制御部１０５は、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着している可能性があることを報知するための表示データを表示装置に表示させる。表示データは、文字データでも画像データでもよい。また、報知装置１１が発光装置を含む場合、報知制御部１０５は、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着している可能性があることを報知するための光を発光装置から射出させる。また、報知装置１１が音出力装置を含む場合、報知制御部１０５は、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着している可能性があることを報知するための警告音を音出力装置から発生させる。
【００５９】
電気ヒータ制御部１０６は、温度センサ８の検出値に基づいて、電源１２を制御する制御信号を出力する。本実施形態において、電気ヒータ制御部１０６は、電気ヒータ７１が過熱していると判定部１０３に判定されたとき、電気ヒータ７１の作動を停止させる制御信号を出力する。すなわち、電気ヒータ制御部１０６は、電気ヒータ７１が過熱していると判定部１０３に判定されたとき、電気ヒータ７１に対する電力の供給を停止させるための制御信号を電源１２に出力する。
【００６０】
［電気ボイラの制御方法］
図５は、本実施形態に係る電気ボイラ１の制御方法の一例を示すフローチャートである。給水制御部１０４は、給水装置２を作動して、下部管寄せ３に対する給水を開始する（ステップＳ１）。給水制御部１０４は、水位検出装置９の検出値に基づいて、水管４の水位が電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡよりも上方に維持されるように、給水装置２を制御する。
【００６１】
また、電気ヒータ制御部１０６は、電源１２を作動して、電気ヒータ７１に対する電力の供給を開始する（ステップＳ２）。発熱領域ＦＡの全部が水に浸かった状態で、電気ヒータ７１が作動することにより、水が加熱され、蒸気が発生する。
【００６２】
温度データ取得部１０１は、温度センサ８の検出値をモニタする。判定部１０３は、温度センサ８の検出値が第１規定値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６３】
ステップＳ３において、温度センサ８の検出値は第１規定値未満であると判定したとき（ステップＳ３：Ｎｏ）、判定部１０３は、電気ヒータ７１は正常であると判定（ステップＳ４）し、ステップＳ３の処理に戻る。本実施形態において、電気ヒータ７１が正常であるとは、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していなく、且つ、発熱領域ＦＡの全部が水に浸かっている状態をいう。
【００６４】
ステップＳ３において、温度センサ８の検出値が第１規定値以上であると判定したとき（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、判定部１０３は、温度センサ８の検出値が第２規定値以上か否かを判定する（ステップＳ５）。
【００６５】
ステップＳ５において、温度センサ８の検出値は第２規定値未満であると判定したとき（ステップＳ５：Ｎｏ）、判定部１０３は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していると判定する（ステップＳ６）。
【００６６】
報知制御部１０５は、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着していると判定されたとき、報知装置１１を作動させる制御信号を出力する（ステップＳ７）。
【００６７】
報知装置１１が作動することにより、電気ボイラ１の使用者は、電気ヒータ７１にスケールが付着している可能性があることを認識することができる。電気ボイラ１の使用者は、例えば電気ヒータ７１のメンテナンスを実施することができる。
【００６８】
ステップＳ５において、温度センサ８の検出値は第２規定値以上であると判定したとき（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、判定部１０３は、電気ヒータ７１が過熱していると判定する（ステップＳ８）。
【００６９】
報知制御部１０５は、電気ヒータ７１が過熱していると判定されたとき、報知装置１１を作動させる制御信号を出力する。報知制御部１０５は、ステップＳ７における報知形態とは異なる報知形態で報知装置１１が作動するように制御信号を出力する。また、電気ヒータ制御部１０６は、電気ヒータ７１が過熱していると判定されたとき、電気ヒータ７１の作動を停止させる制御信号を出力する（ステップＳ９）。
【００７０】
報知装置１１が作動することにより、電気ボイラ１の使用者は、電気ヒータ７１が過熱していることを認識することができる。また、電気ヒータ７１の作動が強制的に停止されることにより、電気ヒータ７１の過度な温度上昇が抑制される。
【００７１】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、電気ヒータ７１の表面の発熱領域ＦＡに温度センサ８が設けられることにより、電気ヒータ７１の温度を管理することができる。また、演算処理装置１０Ａは、温度センサ８の検出値に基づいて、電気ヒータ７１の異常の有無を判定することができる。本実施形態において、電気ヒータ７１が異常であるとは、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡにスケールが付着している状態、及び発熱領域ＦＡの少なくとも一部が水と接触していない状態の一方又は両方をいう。電気ヒータ７１に異常が生じた場合、電気ヒータ７１のメンテナンス又は電気ヒータ７１の作動停止のような、電気ヒータ７１の性能の低下を抑制するための処置を講ずることができる。
【００７２】
また、本実施形態においては、温度センサ８は、発熱領域ＦＡの上部に配置される。これにより、水管４の水位が境界ＥＧから僅かに下がった場合においても、温度センサ８は、電気ヒータ７１の過熱を迅速に検出することができる。例えば、温度センサ８が発熱領域ＦＡの下部に配置されている場合、水管４の水位が境界ＥＧから僅かに下がっただけでは、温度センサ８及び温度センサ８が配置されている発熱領域ＦＡは水に浸かっているため、発熱領域ＦＡの上部が水と接触していない状態を迅速に検出することが困難となる可能性がある。本実施形態においては、温度センサ８が発熱領域ＦＡの上部に配置されているため、水管４の水位が境界ＥＧから僅かに下がっただけで、温度センサ８及び温度センサ８が配置されている発熱領域ＦＡは、水と接触しない状態となる。そのため、温度センサ８は、発熱領域ＦＡの上部が水と接触していない状態を迅速に検出することができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、水管４の水位が電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡよりも上方に維持されるように、給水装置２から水管４に給水される。これにより、電気ヒータ７１の過熱が抑制される。
【００７４】
また、本実施形態においては、温度センサ８は、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着しているか否かを検出するスケール有無センサとして機能する。電気ヒータ７１の表面にスケールが付着した状態を放置しておくと、例えば電気ヒータ７１が局所的に温度上昇したり腐食したりする可能性がある。本実施形態によれば、温度センサ８の検出値に基づいて、スケールの有無を簡単に判定することができる。スケールが検出された場合、電気ヒータ７１のメンテナンス等の適切な措置を講じることにより、電気ボイラ１の性能の低下を抑制することができる。また、スケールが付着していると判定された場合、報知装置１１が作動するので、電気ボイラ１の使用者は、適切な措置を迅速に実施することができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、温度センサ８は、電気ヒータ７１が過熱しているか否かを検出する過熱有無センサとして機能する。電気ヒータ７１が過熱している状態を放置しておくと、例えば電気ヒータ７１が故障する可能性がある。本実施形態によれば、温度センサ８の検出値に基づいて、過熱の有無を簡単に判定することができる。過熱が検出された場合、電気ヒータ７１の作動停止等の適切な措置を講じることにより、電気ボイラ１の性能の低下を抑制することができる。また、過熱していると判定された場合、電気ヒータ７１が強制的に作動停止されるので、電気ヒータ７１の故障を抑制することができる。
【００７６】
なお、上述の実施形態においては、図５を参照して説明したように、温度センサ８の検出値が第１規定値に到達したときに電気ヒータ７１の表面にスケールが付着していると判定され、温度センサ８の検出値が第１規定値よりも高い第２規定値に到達したときに電気ヒータ７１が過熱していると判定されることとした。判定部１０３は、温度センサ８の検出値の上昇率が第３規定値以上のときに電気ヒータ７１の表面にスケールが付着していると判定し、温度センサ８の検出値の上昇率が第３規定値よりも高い第４規定値以上であるときに電気ヒータ７１が過熱していると判定してもよい。温度センサ８の検出値の上昇率とは、単位時間当たりの温度センサ８の検出値の上昇量をいう。電気ヒータ７１の表面にスケールが付着しているとき、スケールにより電気ヒータ７１の放熱が阻害されるため、電気ヒータ７１の温度は、ゆっくりと上昇する。一方、電気ヒータ７１の発熱領域ＦＡが水と接触しない状態になったとき、電気ヒータ７１の温度は、急激に上昇する。そのため、判定部１０３は、温度センサ８の検出値の上昇率が第３規定値以上第４規定値未満のとき、すなわち、電気ヒータ７１の温度がゆっくりと上昇していると判定したとき、電気ヒータ７１の表面にスケールが付着していると判定することができる。また、判定部１０３は、温度センサ８の検出値の上昇率が第３規定値よりも高い第４規定値以上であるとき、すなわち、電気ヒータ７１の温度が急激に上昇していると判定したとき、電気ヒータ７１が過熱していると判定することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…電気ボイラ、２…給水装置、３…下部管寄せ、３Ｈ…内部空間、４…水管、５…上昇管、６…上部管寄せ、６Ｈ…内部空間、７…ヒータ装置、８…温度センサ、９…水位検出装置、１０…制御装置、１０Ａ…演算処理装置、１０Ｂ…記憶装置、１０Ｃ…入出力インターフェース、１１…報知装置、１２…電源、２１…給水管、２２…給水ポンプ、２３…給水弁、２４…排水管、２５…排水弁、２６…蒸気管、２７…蒸気弁、７１…電気ヒータ、７２…フランジ、７３…コネクタ、７４…芯材、７５…電熱線、７６…収容部材、７７…粉体、７８…電極線、７９…封止部材、９１…検出容器、９１Ｈ…内部空間、９２…電極棒、９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ…電極棒、９３…下部連通管、９４…上部連通管、１０１…温度データ取得部、１０２…水位データ取得部、１０３…判定部、１０４…給水制御部、１０５…報知制御部、１０６…電気ヒータ制御部、１０７…第１規定値記憶部、１０８…第２規定値記憶部、ＥＧ…境界、ＦＡ…発熱領域、ＮＡ…非発熱領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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