(57)【要約】【課題】ジュール加熱方式を採用した電気式ボイラー装置において、通電状態とボイラー内の水位低下を視覚的に表示する装置を簡単な構成で安価に提供する。【解決手段】水道水を電磁弁により適量導入した水槽内に垂直方向に複数の電極を設置し、商用電源を通電することによりジュール熱を用いて水を加熱する電気ボイラー装置において、電極に平行に絶縁物を介して一対の検出用電極板を取り付け、通電時にこの検出用電極に誘起する電圧を用いて点灯する発光ダイオード回路により通電状態と、消灯することにより水位低下を表示する装置を提供する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁を介して水道水を導入した水槽内に複数の電極棒を互いに電気的に絶縁して固定し、これらの電極棒に単相または三相商用電源を接続することにより水道水にジュール熱を発生させて加熱する電気式ボイラー装置であり、通電する電位が互いに異なる電極棒に絶縁物を介して前記電極棒に垂直方向に一対の検出用金属板を前記電極棒に平行に固定し、検出用金属板に誘起する電圧を導線を介して水槽から引き出し、電流制限抵抗と逆方向電圧保護回路を接続した発光ダイオードを前記誘起電圧により点灯する手段を具備したことを特徴とする電気式ボイラー装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は電気エネルギーを用いて水道水を加熱する電気式ボイラー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、重油や灯油などの化石燃料を用いて加温するボイラー装置では、燃焼部にのぞき窓を設け、燃焼状態を目視で監視していたが、電気式ボイラー装置では通電、加熱状態を視覚的に監視する手段は開発されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７４７８４
【特許文献２】実登３１６３３３３
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
水道水の加温や高温蒸気発生装置として広く用いられている重油や灯油などの化石燃料を用いたボイラー装置では、安全基準として燃焼状態を目視で直接確認できる小窓の設置が義務付けられている。水道水に直接電流を流し、ジュール加熱する電気式ボイラー装置では、従来は計器を通して電流値を読むしか手段が無かった。また気化により水槽内の水量が低下した場合は水槽内に設置した水位計により電磁弁を制御して自動的に水道水を補給するが、その動作を視覚的に表示する手段は無かった。化石燃料を用いたボイラー装置はCO2発生だけでなく、燃焼に伴う異臭、振動、騒音など環境への負担が大きく、また定期的な燃料タンクへの燃料補給を必要とし、急な起動や停止が困難で、経済的な負担も大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は水道水を収容した加熱用水槽内に固定した複数の電極に商用電源を通電することによりジュール熱方式により水道水を加熱する装置において、異なった極性が通電される一対の電極に絶縁物を介して取り付けた検出用電極板に誘起する電圧により通電の状態を視覚的に表示し、かつ水槽内の水位が検出電極板以下に低下した場合に消灯する表示手段を提供するものである。
【考案の効果】
【０００６】
本考案による電気式ボイラーの動作表示装置では、装置に取り付けた発光ダイオードの輝度により通電電流を視覚的に表示し、かつ水槽内の水量が規定より低下した場合は消灯することにより水量についても視覚的に表示し、動作状態を容易に表示する装置を高い信頼性と安価に提供できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本考案に係わる電気式ボイラー装置の構成例を示す。
【図２】本考案に係わる加熱用電極構造と検出用電極板、および表示用の発光ダイオード点灯回路の実施例を模式的に示す。
【図３】本考案に係わる加熱用電極と検出用電極板構造の上面図を示す。
【図４】本考案に係わる電気式ボイラー装置要部の満水時の側面図を示す。
【図５】本考案に係わる電気式ボイラー装置要部の渇水時の側面図を示す。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
図1は本考案に係わる電気式ボイラー装置の実施例を示すものである。
1は一般水道に接続された水道管、2は一般水道水を加熱する第1の水槽、3は第1の水槽の水位を検出する水位センサ、4は水位センサ3からの信号を受けて一般水道からの給水を制御する電磁弁、5は水槽内の蒸気圧力が高くなった場合に圧力を逃す安全弁、9は交流100Vの商用電源装置であり、制御回路6により電極棒7への通電のON、OFF制御が可能に設計されている。
【０００９】
互い違いに電気的に接続された16本の電極棒に交流の商用電源を印加すると、電極間の電場により加速された電子が水分子に運動エネルギーを与え、その分子振動により生じるジュール熱により水自体を発熱させる。一定電圧を印加する場合は、電極棒に十分に水が浸漬すると最大の電流が流れ、蒸発等により浸漬する水量が少なくなると流れる電流が少なくなる。万一、水位センサ3や電磁弁4に障害が発生し、水槽内で電極棒に浸漬する水が無くなると全く電流は流れないため空焚きの問題は発生しない。ただし、本方式では水自体に通電するので感電事故を防ぐために第1の水槽は大地へ確実にアース19を取る構造としている。
【００１０】
パイプ10は第1の水槽2で発生した高温蒸気を第2の水槽12に輸送するパイプであり、中間部に電気的に絶縁が可能なセラミックス製のフランジ11と、第2の水槽12の加熱温水が流れ込むのを防ぐ逆止弁22を設けている。第2の水槽12には給水パイプ14を通して低温の水道水が流入し、第2の水槽12の底近くに固定されたパイプ10の先端から高温蒸気が噴き出す。噴き出した高温蒸気は第2の水槽12内で気泡17として上昇する過程で凝固し、その際に水蒸気1グラム当たり約2250ジュールの熱エネルギーを低温の水道水16に付与することにより水道水は加温され、第2の水槽12の上部に設けられた給湯用のパイプ15を通過し、蛇口20から排出される。第2の水槽12にも安全のために大地アース23を設けている。
【００１１】
第2の水槽12の上部には温度センサ18を設け、水温が設定値より低下すると制御回路6により第1の水槽の電極棒7への通電をONとし、設定値以上の水温では通電をOFFに制御することにより規定の温度範囲に制御する。1グラムの水を気化するエネルギーは約2250ジュールと大きく、水蒸気が液体に戻る凝縮では逆にほぼ同じエネルギーを放出する。また気化する際に体積は約1700倍になるため電気絶縁性が高く、直接商用電源が供給される第1の水槽2内の水道水に触れると感電の危険が有るのに対して、第2の水槽で加温された水道水は感電の危険が無い。
また使用しない場合は電源を遮断し、必要な場合に電源を投入することにより短時間で加温が可能なため、化石燃料を燃焼させる方式と比較し原動費の低減が可能である。
【００１２】
なお、第1の水槽の電極棒7への通電の制御はリレーによるスイッチ制御や、サイリスタやトライアックなどの半導体素子のONとOFFの単純制御や、通電角を連続的に制御する高度な制御方式を採用できる。さらに、温度センサ18としては熱電対温度センサや半導体温度センサなど一般的な物が使用可能である。
第2の水槽12内で加熱された温水は、温室内に敷設したパイプに供給し、野菜や果物の栽培に使用できる。また第1の水槽2から噴出する高温蒸気は感電の危険が無いために、そのまま食品の加熱調理やクリーニング店での処理など、様々な用途に使用できる。
【００１３】
実施例では第一の水槽2内に16本の電極棒を設置し、100Vの商用交流電源を印加したが、水槽のサイズや電極の構成により、電極棒の数は任意に設定できる。また電極棒の断面形状は角形など他の形状であっても差し支えない。三相の商用電源を使用する場合は、電極数は3の倍数とし、三相を交互に通電できるように電極棒を電気接続すればよい。その際の検出用電極板は三相の中の任意の二相の電極棒に接近して固定すれば、同等の誘起電圧が取り出せることは言うまでも無い。
【００１４】
図2は本考案による電気式ボイラーの動作表示装置の一例であり、7は水槽内に設けられた加熱用電極棒であり、一定の間隔で4行、4列の合計16本を互いに電気的に絶縁して固定し、上部で互い違いに接続用電極板25と接続線26により電気接続し、単相100Vの商用電源を印加する。合計16本の加熱用電極棒7は接続用電極板25と接続線26による電気接続を容易にするために、高さに差を設けている。
【００１５】
相の異なる二本の電極に絶縁物によるL字アングル24を介して検出用電極板8を加熱用電極棒に平行に固定する。検出用電極板8には配線用導線を接続し、数十Ωから数百Ωの電流制限抵抗27を通して発光ダイオード28に接続する。また検出用電極板8には交流電圧が誘起するので、発光ダイオード28の逆耐圧電圧を保護するために保護ダイオード29を発光ダイオード28と並列に接続する。
【００１６】
図3は本考案による電気式ボイラーの動作表示装置の上面図であり、一対の検出用電極板8が絶縁物によるL字アングル24を介して加熱用電極棒の2本に固定されている。
4行、4列の加熱用電極棒7に交流100Vを印加すると、水道水に電流が流れ、水自体にジュール熱が発生し、水道水は温度上昇する。通電中は水道水に電流が流れるために相反する位相の電極棒に平行して固定した検出用電極板8には逆位相の電位が発生し、その電位により発光ダイオード28に電流制限抵抗27を通して電流が流れ、電流値に比例した光度で発光する。
【００１７】
図4は本考案による電気式ボイラーの動作表示装置の側面図であり、水道水21が水槽2に満たされている場合は隣接する加熱用電極棒7の間に大きな電流が流れ、2枚の検出用電極板8には逆位相の大きな電位が発生し、発光ダイオード28に相対的に大きな電流が流れて明るく発光する。サイリスタなどの半導体素子や機械式リレー接点等で加熱用電極棒7への通電を制御する場合も、通電量に比例して発光ダイオード28に流れる電流が変化するために、通電状態を視覚的に認知できる。
【００１８】
図5は水槽2内の水量が減少した場合の例を示す。2枚の検出用電極板8が水位以下となると電極棒7に流れる電流による誘起電圧が発生しなくなるため、発光ダイオード28は消灯し、外部からも水位低下の状態が視認できる。したがって検出用電極板8の高さにより発光ダイオードを消灯する水量をあらかじめ設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本考案を用いた電気式ボイラー装置は化石燃料を用いる従来のボイラーと比較し、主に環境対策として多くのメリットを保有すると同時に、電力の通電状態を発光ダイオードを用いた表示装置により視覚的に表示し、水量が低下した場合は目視で判断できるなど優れた機能を持ち、事故を予防し使用者に安心感を与える利点もあり、産業用、施設用、家庭用の広い分野で使用が可能である。
【符号の説明】
【００２０】
1：一般水道に接続された水道管
2：第1の水槽
3：水位センサ
4：電磁弁
5：安全弁
6：制御回路
7：電極棒
8：検出用電極板
9：交流100Vの商用電源装置
10：高温蒸気輸送パイプ
11：絶縁用セラミックス製フランジ
12：第2の水槽
13：逆止弁
14：水道水給水用パイプ
15：給湯用パイプ
16：供給用水道水
17：高温蒸気気泡
18：温度センサ
19：大地アース
20：温水供給用蛇口
21：蒸気発生用水道水
22：逆止弁
23：大地アース
24：検出用電極板固定アングル
25：電極棒接続電極板
26：電源接続用結線
27：電流制限抵抗
28：発光ダイオード
29：逆電圧対策ダイオード
【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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