JPS632663B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気発生装置に関するもので、極めて
短時間に、従来よりも相対的に小さいエネルギー
で効率的に蒸気の発生が可能な省資源、省エネル
ギー型の蒸気発生装置を提供するものである。

近年、加湿器，スチームアイロン，蒸気吸入
器，灯油ガス化燃焼器等のような液体を短時間に
気化させる蒸気発生装置を応用した機器の開発が
活発に行われており、市場で加湿器，吸入器，ス
チームオーブン，灯油ガス化燃焼器等が好評を得
ている。なかでも加湿器，吸入器は気管支炎患者
や喘息患者に効果的であるため、最近特にこの関
連製品が健康用品機器ブームにのり多く開発され
ている。

しかしながら、従来の吸入器は第１図に示す如
く、吸入器の本体１に液体の流入口２から水を注
入し、規定量の水３を電源をonしてシーズヒー
タ４で加熱する構成であり、300〜400mlの水に対
し通常400〜1KWの電源が必要で、しかも蒸気発
生までの時間が通常夏期でも７分、冬期には10〜
15分もかかるという欠点があつた。なお、水３が
沸騰すると蒸気は気化室５から蒸気の噴出口６を
経て噴出され、このとき薬液７が薬液の導入管８
を経て、蒸気とともに９のごとく噴霧される。

この従来の装置は水３を入れ蒸気が発生するま
でにかなりの時間を必要とし、蒸気温の調整も困
難で、短時間の使用にもかかわらずある一定の規
定量の水を入れなければ一定量の水蒸気が発生し
ないものが多く、またシーズヒータ４は床面への
放熱が多く、本体１には放熱穴５′が設けられて
いるのも少なくない。したがつてシーズヒータ４
のエネルギー利用効率は著しく悪いものであつ
た。

一方加湿器は夏期のクーラー使用時の乾燥対策
や冬期のFF式暖房器具使用時の加湿対策として、
クーラーおよびFF式暖房器具の成長とともに大
きく成長した製品である。

加湿器の原理として超音波式，加熱式とがある
が、加熱式のものは吸入器の場合と同様に水蒸気
を発生するまでに長時間を要したり、エネルギー
利用効率の観点から不経済であるため余りもちい
られていない。一方超音波式は広く用いられてい
る方法であるが、超音波式加湿器から発生するも
のは水蒸気でなく、５〜30μmの粒子径を有する
噴霧状水滴であるため視覚的には電源のonと同
時に水蒸気が発生する様に観えるが、水滴から水
蒸気に気化する迄にかえつて時間を要したりす
る。ところで吸入器より発生する水蒸気は肺に到
達することが可能であるが超音波加湿器より発生
する微粒５〜30μmの噴霧状水滴は器官で吸着さ
れ肺に至らないので、健康上の観点から超音波式
加湿器は市場で余り好評でない。

また一方FF式石油温風機や室内給排気型の石
油温風機には灯油を気化させる液体気化装置を内
蔵している。この気化器は発熱体としてシーズヒ
ータまたはPTCサーシスターを用い、灯油気化
器の熱伝導の基本的構造は本質的には第１図の構
成を有し、発熱体により昇温（210〜250℃）され
た気化器の内壁面に灯油を定量供給して、灯油を
気化させる方法である。この従来の方法では発熱
体の熱容量に対し、灯油を気化するに必要な顕
熱、潜熱への利用効率が悪く、また通電開始か
ら、灯油が気化されるまでに通常３〜６分必要で
あり、また気化室に空気を送り予混合を行なうの
でこの気化室内にタールが蓄積し、さらに熱効率
を更に低下させることになる。

本発明は極めて短時間に、比較的小エネルギー
にて極めて効率的に液体を気化させるコンパクト
な蒸気発生装置を提供することを目的とするもの
で、加湿器，吸入器，灯油気化器への応用展開の
可能な蒸気発生装置とするものである。以下、実
施例により本発明を説細に説明する。

〔実施例 １〕 第２図，第３図に本発明の一実施例を示し、こ
の第２図，第３図は液体を瞬時に気化させること
の可能な蒸気発生装置である。

気化器１１の内壁面には溶射被覆層２２を有す
る内壁１２が設けられ、気化器１１の中心部には
溶射被覆層２１を有する発熱体１３が発熱体用ス
ペーサ１４により中空状態で固着されている。気
化器１１には液体の供給口１５、凝縮液体の回収
口１６、気化蒸気の噴出口１７がそれぞれ設けら
れ、液体タンク１８に貯蔵されている液体２０は
供給パイプ２７を介して供給ポンプ１９により必
要量が気化器１１に供給され、発熱体１３の表面
または気化器１１の内壁面２２の溶射被覆層２
１，２２の表面上で瞬時に液体は気化され、気化
された蒸気は蒸気の噴出口１７より勢いよく噴出
される。また気化器１１を使用する初期、および
電源をoffした後に気化した蒸気は、すなわち余
分の蒸気や凝縮した液体は回収口１６より貯液タ
ンク１８に戻されることになる。発熱体１３のエ
ネルギーは外部電源により、電気端子２３により
供給される。気化器１１の内部点検は裏蓋２４の
着脱により容易に行える。

本実施例の特徴は第２図，第３図から理解でき
るように気化器１１の内部に発熱体１３を設ける
ことにより、発熱エネルギーの効率化を意図した
ものである。すなわち、本実施例は、極めてコン
パクトな構造で、瞬時に蒸気を発生させるために
第２図，第３図の如く発熱体１３と気化器１１の
内壁面に多孔質な溶射被覆層２１，２２を形成し
たものであり、こうすると液体のぬれ性が改善さ
れるとともに、液体の気化面、熱交換面積が拡大
し、同時に気化ガスの逸散も改善させる。

この結果、発熱体１３からの液体への熱交換は
極めてスムーズに行われ、単位時間当り、単位面
積当りの伝熱輸送量は著しく改善され、脈動気流
の心配もなく、気化器１１を極めて小型軽量にで
き、エネルギー効率も著しく改善されることにな
る。

特に第２図，第３図の構成で灯油の気化を行な
う場合には、気化器１１を小型、軽量、省エネル
ギー化のものにすることが可能になるだけでな
く、発熱体１３の温度を高温（250〜400℃）にで
きるのでタールの発生はほとんど生じないと云う
画期的効果がみとめられた。

次に他実施例について述べる。

〔実施例 ２〕 発熱体１３をシーズヒータやカートリツジヒー
タの他に第４図ａ，ｂに示す複合ヒータとしても
良い。

すなわち、第４図ａ，ｂは通常のNi―Cr線の
ような電熱線２５上に粉末状のセラミツクス２６
を溶射被覆したものである。このような複合発熱
体を用いても〔実施例１〕と同様の効果が期待で
きる。

〔実施例 ３〕 この〔実施例３〕は〔実施例１〕のポンプ１９
を用いないで気化器１１に液体を供給するもので
ある。

すなわち、液体の供給方法として、第５図ａ，
ｂに示す如く液体の供給パイプ２７の内部に毛細
管現象を有する耐熱性の液体吸上げ体２８を充填
したのである。この液体吸上げ体２８の材料とし
ては毛細管の吸上げ速さが水で10mm／10sec以上
のものが好ましく、ガラス繊維、黒鉛繊維、シリ
カ繊維、耐アルカリガラス繊維、ノボラツク繊維
のように耐熱性を有し、難燃性で、毛細管現象の
大なる材料が適していた。

また、これに加えて気化器１１の内部にガラス
繊維の様な耐熱性の繊維を第６図のごとく充填し
たものが効果的であつた。

すなわち、第６図は第３図の状態において気化
器と発熱体１３の間にガラス繊維の様な耐熱性を
有し、毛細管現象を有する液体吸上げ体３０が充
填したものである。

この〔実施例３〕では液体２０が液体の供給パ
イプ２７中に充填されているガラス繊維により気
化器１１まで吸上げられ、気化器１１の液体の供
給口１５に至る。そしてこの液体は第６図のガラ
ス繊維３０により気化器１１の内部の発熱体１３
表面に均等に引上げられて分配される。発熱体１
３表面に到達した液体は顕熱および潜熱を移送
し、発熱体１３の表面で効果的に気化され、噴出
口１７より噴出する。

次に本発明を効果的に実施するための必要条件
について述べる。

＜発熱体 １３＞ 発熱体１３は前述の如くシーズヒータ，カツト
リツジヒータ，PTCサーミスタ，電熱線にセラ
ミツクスを溶射した複合発熱体，ヒートパイプ
等、熱の供給が可能なものであれば何でも良い。

＜液体吸上げ体 ２８＞ 液体吸上げ体２８としては前述の如く、水を吸
上げる速さが10mm／10sec以上のものが良い。す
なわち、10mm／10sec以下であれば発熱体１３表
面に液体を迅速に供給することができない。また
本発明の目的にかなう液体吸上げ体２８の材料は
種々検討した結果、ガラス繊維、シリカ繊維、耐
アルカリガラス繊維，黒鉛繊維，ノボラツク繊維
等が難燃性，耐熱性を有し、毛細管現象による水
の吸上能力も大であることから有用であることが
判明した。

＜溶射被覆層 ２１，２２＞ 発熱体１３の表面および気化器１１の内面に施
す溶射被覆層２１，２２は蒸気発生装置として実
用に充分耐える熱サイクル強度を有しなくてはな
らない。

溶射被覆層２１，２２の形成方法を発熱体１３
を例に挙げ説明する。

先ず発熱体１３の表面を充分洗滌して油脂分を
洗滌し、乾燥後に研削材で表面をブラスト処理す
る。なお、ブラスト処理は発熱体１３の形状、大
きさにもよるが、研削材としてAl₂O₃かSiCの粒
度20〜100メツシユを用い、ブラスト圧３〜５
Kg／cm²で行ない、発熱体１３の表面粗度を５〜
50μmにすることが好ましい。

その後発熱体１３を再び洗滌し、乾燥後溶射を
行なう。溶射材料は気化器１１に用いる液体によ
り最適なものを選択して用いる。

用いる液体が灯油の様な炭化水素の場合には、
Al，Znの純金属かAl，Si，Mg，Ca，Zr，Tiの
酸化物か複酸化物を溶射被覆することが好まし
い。

また用いる液体が水や水溶液の場合にはAl，
Si，Mg，Ca，Zr，Ti，Zn，Fe，Mn，Cuの金
属または合金あるいはこれらの酸化物、複酸化物
を溶射することが好ましい。なお具体的には金属
酸化物としてはAl₂O₃，SiO₂，Fe₂O₃，TiO₂，
CaO，ZrO₂，MgO、複酸化酸化物としては
MgAl₂O₄，MnAl₂O₄，FeAl₂O₄，CoAl₂O₄，
ZnAl₂O₄，MgCr₂O₄等のスピネル型の複酸化物
が適当であり、これらの中で少なくても１種以上
の組合せが好ましい。これらの中で最も経済的で
効果の著しいものは、純Al金属，Al₂O₃，
Al₂O₃TiO₂，TiO₂，ZrO₂，SiO₂，MgAl₂O₄が優
れた性能を示し、価格的にも極めて経済的であ
る。

さらに、これらの物質の溶射方法として電気ア
ーク溶射法、炎溶射法、プラズマ溶射法、爆発溶
射法、ガス溶射法等があるが、電気アーク溶射法
とプラズマ溶射法を用いると極めて効果的であつ
た。

溶射被覆層２１，２２の厚みは10〜90μm程度
が本発明の目的に効果的であつた。

＜対象とする液体＞ 本発明の蒸気発生装置の対象となる液体は水，
水溶液，薬溶液，灯油，軽油，溶剤等であり、対
象となる液体の沸点を考慮して発熱体１１表面の
温度をコントロールすればあらゆる用途に用いる
ことができる。

〔応用例 １〕 本発明の具体的な応用例を第７図を用いて説明
する。第７図は本発明の蒸気発生装置を吸入器に
応用したものである。

気化器１１の発熱体の表面温度を130℃に設定
し、貯液タンク２０から供給パイプ２７で水を吸
上げ、水を瞬時に蒸気化して、噴出口１７より比
較的圧力の高い蒸気を噴出させる。３１は薬用容
器で、アドレナリンや食塩等の薬用液３２が入れ
られており、薬用毛細管３３を経て、上記噴出す
る水蒸気に吸上られて薬用散布スプレイ３４とな
る。

水蒸気の強，中，弱は発熱体１３への電圧調整
で行え、吸入器は所望の時期にスウイツチのon
とともに３〜５秒後に水蒸気が噴出する。

〔応用例 ２〕 第８図は本発明の蒸気発生装置を灯油のガス化
に応用したものである。

気化器１１の発熱体１３の表面温度を330℃に
制御して噴出口１７から噴出する灯油を混合部３
５で空気と混合するもので、空気は噴出するガス
化燃料により吸入する方式である。なお、予混合
された燃料ガスはガスバーナ３６で燃焼して炎３
７となる。

この場合電源をonして４〜８秒後にバーナ３
６は着火することになる。従来方式では着火する
までに10〜15分間を要し、発熱量3000Kcal／Ｈ
に要する電力は300〜400Wであつたが、この方式
では3000Kcal／Ｈの必要電力は40〜50W程度で
充分である。さらにこの方式では灯油の気化面に
タールが全く発生しない画期的なものである。

以上のように本発明によればきわめて短時間で
蒸気を発生することができるとともに、この時必
要なエネルギーはきわめて少なくて良く、さらに
コンパクト化等も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸入器の断面図、第２図は本発
明の一実施例にかかる蒸気発生装置の断面図、第
３図は第２図のＡ―A′線で切断した断面図、第
４図ａ，ｂは同装置に用いる複合発熱体の斜視図
と拡大断面図、第５図ａ，ｂは同装置に用いる供
給パイプの正面断面図と側面断面図、第６図は同
装置の気化器に液体吸上げ体を充填した状態を示
す側面断面図、第７図は同装置を吸入器に応用し
た構成図、第８図は同装置を灯油気化器に応用し
た構成図である。 １１……気化器、１３……発熱体、１５……液
体の供給口、１７……噴出口、２１，２２……溶
射被覆層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気化器の内部に中空状態で発熱体を設けると
   ともに、この発熱体の外周部および気化器の内壁
   面に溶射被覆層を形成し、前記気化器に液体の流
   入口と気化ガスの流出口を設けてなる蒸気発生装
   置。 ２ 発熱体の外周部とこの発熱体の外周部の気化
   器の内壁面に溶射被覆層を形成し、発熱体と気化
   器との中間層に耐熱性の毛細管現象を有する液体
   吸上げ体を設置したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の蒸気発生装置。 ３ 耐熱性の毛細管現象を有する液体吸上げ体に
   て気化器へ液体を供給することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の蒸気発生装置。 ４ 溶射被覆層をAl，Si，Mg，Ca，Zr，Ti，
   Zn，Fe，Mn，Cnの元素を少なくても１種以上
   含む、金属，合金，金属酸化物、スピネル型の複
   合酸化物で形成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の蒸気発生装置。 ５ 液体吸上げ体は、ガラス繊維，難燃性繊維，
   金属繊維，セラミツクス繊維，石綿，炭素繊維，
   セラミツクス性の多孔質体，発泡体の群の中から
   少なくても一種以上で形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項，または第３項に記載の蒸
   気発生装置。