電気ボイラ
【課題】 電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量（蒸発量）を増加させる。
【解決手段】 各電気ヒータは、複数のヒータ体２３を備える。各ヒータ体２３は、発熱コイル２６、鞘管２７、ＭｇＯ粉末２８を備える。発熱コイル２６は、セラミック製の芯材２４に、電熱線２５が巻き付けられて構成される。この発熱コイル２６は、円筒状の鞘管２７内に収容される。鞘管２７と発熱コイル２６との隙間には、ＭｇＯ粉末２８が充填される。鞘管２７の一端部には、一対の電極２９が配置され、この電極２９に、電熱線２５の両端が接続される。鞘管２７は、発熱コイル２６およびＭｇＯ粉末２８が収容された状態で、絞られて縮径される。この縮径による圧密化により、ワット密度の向上が果たされる。
【解決手段】 各電気ヒータは、複数のヒータ体２３を備える。各ヒータ体２３は、発熱コイル２６、鞘管２７、ＭｇＯ粉末２８を備える。発熱コイル２６は、セラミック製の芯材２４に、電熱線２５が巻き付けられて構成される。この発熱コイル２６は、円筒状の鞘管２７内に収容される。鞘管２７と発熱コイル２６との隙間には、ＭｇＯ粉末２８が充填される。鞘管２７の一端部には、一対の電極２９が配置され、この電極２９に、電熱線２５の両端が接続される。鞘管２７は、発熱コイル２６およびＭｇＯ粉末２８が収容された状態で、絞られて縮径される。この縮径による圧密化により、ワット密度の向上が果たされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気ボイラは、電気ヒータとしてシーズヒータが用いられている。シーズヒータは、周知のとおり、鞘管、絶縁粉末、電熱線コイルで構成される。鞘管の両端部には、それぞれ電極が配置されており、各電極に電熱線コイルの両端部が接続される。そして、このような直管状のヒータをＵ字形に曲げて、片側に端子をまとめたものを複数集合させたユニットが、電気ボイラの電気ヒータとして用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボイラの容量（蒸発量）を増加させたい場合、水管およびこれに設けられる電気ヒータを増設することが考えられる。ところが、その場合には、ボイラをコンパクトに構成することができない。そこで、可能な限り缶体を大型化することなく、電気ヒータのワット密度を増加させることで対応したい。
【０００４】
従来の電気ヒータは、コンパクトさ、製作の容易さの観点から、前述したようにシーズヒータが用いられている。シーズヒータの場合、そのワット密度は、約８Ｗ／ｃｍ２が水加熱の限界値とされてきた。これは、鞘管の表面の熱伝達はまだ十分余裕があるにも拘わらず、ヒータ内部、特に鞘管と電熱線コイルとの間の絶縁距離が影響し、ワット密度を上げ過ぎると、ヒータ内部の電熱線コイルの温度が上昇し、電熱線が破断に至るためであった。特に、電気ヒータの表面にスケール（水中の硬度分が析出したもの）が付着した場合には、電熱線を破断させるおそれを高めるものであった。
【０００５】
具体的には、上述したように、シーズヒータでは、電熱線コイルと鞘管との間には絶縁粉末が存在する。これは、ヒータと鞘管とを一定の距離に保つ役割を果たすものであり、熱伝導性と電気絶縁性のよい材料が用いられる。しかしながら、ワット密度を上げると、絶縁粉末の熱抵抗により、鞘管と電熱線コイルとの間に温度差が生じる。従って、ボイラの容量を増加させるために、単にヒータのワット密度を増加させるだけでは、電熱線が過熱するおそれがある。特に、ボイラの使用に伴い、電気ヒータにスケールが付着した場合には、通過熱量の減少により電熱線が過熱するおそれがある。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、一または複数の電気ヒータが用いられるボイラにおいて、前記各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備え、前記各ヒータ体は、絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルと、この発熱コイルが収容される円筒状の鞘管と、この鞘管と前記発熱コイルとの隙間に充填される絶縁粉末と、前記電熱線の両端に接続されて前記鞘管の一端部に配置される一対の電極とを有して構成されることを特徴とする電気ボイラである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、絶縁性の芯材に電熱線を巻き付けることで、発熱コイルと鞘管との距離精度を向上させ、この距離を短くすることができる。これにより、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させることができる。また、鞘管の一端部に一対の電極が配置され、コンパクト化を図ることもできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記芯材は、セラミックから形成され、前記絶縁粉末は、酸化マグネシウムから形成され、前記鞘管は、前記発熱コイルおよび前記絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径されることを特徴とする請求項１に記載の電気ボイラである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、鞘管は、発熱コイルが収容されると共に絶縁粉末が充填された状態で、絞られて縮径される。絶縁粉末を封入し鞘管を縮径する際、芯材があるために絶縁粉末の強力な圧縮が可能となり、絶縁材の熱伝導も良好となる。試算によれば、直径１２ｍｍのシーズヒータでは、鞘管と発熱コイルとの距離をたとえば３．５ｍｍとした場合、ワット密度８.５Ｗ／ｃｍ２では、ヒータの温度は７００℃程度であるが、ワット密度を２０Ｗ／ｃｍ２に上げると、１５２５℃を超える温度になる。これを仮に距離を１．５ｍｍにすると、ワット密度２０Ｗ／ｃｍ２で６２７℃に下がる。本方式の芯材を使用したヒータでは、たとえばこの距離を１．５ｍｍ程度まで小さくできる。これにより、電気ヒータからの伝熱性を一層向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量の増加を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、セラミック製の前記芯材と、酸化マグネシウム製の前記絶縁粉末とを、絶縁材として使用することで、前記鞘管の縮径による圧密化がなされ、この圧密化により、ワット密度が１０〜２０Ｗ／ｃｍ２とされたことを特徴とする請求項２に記載の電気ボイラである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様に、圧縮による熱伝導率の向上も寄与するので、ワット密度を従来の倍程度まで上げることが可能となる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される複数の水管と、前記各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される複数の蒸気管と、前記各電極を上方に配置して、前記各水管の上端部から下方へ差し込まれて、前記各水管の上端部に保持され、それぞれ前記ヒータ体を３の倍数だけ備えると共に三相交流が供給される複数の電気ヒータと、前記上部管寄せ内の圧力に基づき、前記各電気ヒータへの通電の有無を切り替える圧力スイッチとを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ボイラである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、水管の上部から蒸気管を分岐させ、水管に電気ヒータが設けられる。これにより、電気ヒータの発熱部は水部に完全に没する構造とでき、過熱されやすい蒸気部にヒータがないので、電気ヒータの過熱を確実に防止することができる。また、各電気ヒータは、水管の上端部から下方へ差し込まれて取り付けられるので、メンテナンスが容易である。また、各電気ヒータは、ヒータ体を３の倍数だけ備えるので、三相交流との接続をバランスよく行うことができる。また、圧力スイッチを用いて、缶内圧力に基づき各電気ヒータへの通電の有無を切り替えるので、制御が容易である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の電気ボイラによれば、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の電気ボイラは、蒸気ボイラまたは温水ボイラである。すなわち、電気ヒータにより水を加熱して蒸気または温水を発生させ、この蒸気または温水を他へ供給する装置である。本実施形態の電気ボイラは、その種類を特に問わないが、典型的には小型貫流ボイラである。
【００１７】
電気ボイラは、一または複数の電気ヒータを備え、各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備える。本実施形態では、電気ボイラは複数の水管を有する缶体を備え、各水管に電気ヒータが着脱可能に設けられる。そして、各電気ヒータは、複数のヒータ体を備える。各ヒータ体は、典型的には同一の形状および大きさとされている。具体的には、各ヒータ体は、同一の直径および長さの細長い棒状とされている。各電気ヒータは、各ヒータ体の一端部が共通のプラグまたはフランジなどに取り付けられて、ユニットとして構成される。
【００１８】
各ヒータ体は、電気絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルを備える。この発熱コイルは、円筒状の鞘管内に収容され、この鞘管と発熱コイルとの隙間には、熱伝導性と電気絶縁性に優れた絶縁粉末が充填される。さらに、鞘管は、発熱コイルおよび絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径されるのが好ましい。
【００１９】
絶縁性の芯材は、細長い円筒状に形成されており、その外周面に電熱線が巻き付けられる。鞘管の一端部には、一対の電極が配置されており、それぞれの電極に、電熱線の各端部が接続される。その際、芯材にコイル状に巻き付けられた電熱線は、一端部が一方の電極に接続され、他端部が芯材の中空穴を通して他方の電極に接続するのがよい。
【００２０】
本実施形態の構成によれば、絶縁性の芯材に電熱線を巻き付けることで、発熱コイルと鞘管との距離精度を向上させ、この距離を短く維持することができる。しかも、鞘管は、発熱コイルが収容されると共に絶縁粉末が充填された状態で、絞られて縮径される。これにより、電気ヒータ（ヒータ体）の絶縁体は圧密化され、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させることができる。
【００２１】
蒸気ボイラとして構成する場合、缶体は次のように構成するのが好ましい。すなわち、缶体は、上部管寄せと下部管寄せとの間を、複数の水管および蒸気管で接続して構成される。各水管は、上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される。各蒸気管は、各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される。
【００２２】
各水管には、電気ヒータが差し込まれて設けられる。具体的には、各電気ヒータは、その一対の電極を上方に配置して、各水管の上端部から下方へ差し込まれる。そして、各電気ヒータの非発熱部の側（プラグやフランジなど）が、各水管の上端部に保持される。各電気ヒータには、電極を介して電熱線に電流が供給される。各電気ヒータに設けておくヒータ体を３の倍数に設定しておけば、三相交流との接続をバランスよく行うことができる。
【００２３】
本実施形態の電気ボイラでは、水管と蒸気管とに区分けし、水管に電気ヒータが差し込まれる。従って、電気ヒータの発熱部は水管内の水に接触されることとなり、電気ヒータの過熱が防止される。また、各電気ヒータは、水管の上端部から下方へ着脱可能に差し込まれて保持されるので、メンテナンスが容易である。
【００２４】
各電気ヒータは、缶内圧力に基づき制御される。その際、圧力スイッチを用いて、すべての電気ヒータへの通電の有無を一括して切り替えるのが簡易である。圧力スイッチの設置箇所は特に問わないが、上部管寄せ内の蒸気圧を検出可能に、上部管寄せまたはそれに接続された管路に設置すればよい。
【００２５】
各水管内の水は、各電気ヒータにて加熱され、蒸気化される。各水管からの蒸気は、各蒸気管を介して上部管寄せへ供給され、気水分離器を介して、蒸気使用設備へ送られる。ところで、缶体内へは給水ポンプを介して水が供給可能とされ、缶体内の水位は所望に制御される。缶体内への給水は、下部管寄せなどから行われる。
【実施例】
【００２６】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の電気ボイラは、各種のボイラに適用可能であるが、ここでは蒸気ボイラで且つ小型貫流ボイラに適用した例について説明する。
【００２７】
図１および図２は、本発明の電気ボイラ１の一実施例を示す概略図であり、図１は一部を断面にした正面図、図２はその左側面図である。本実施例の電気ボイラ１は、上部管寄せ２と下部管寄せ３との間を、複数（図示例では三つ）の水管４，４，…および蒸気管５，５，…で接続して構成される缶体６を備える。
【００２８】
上部管寄せ２と下部管寄せ３とは、それぞれ中空円筒状に形成されており、その両端面は閉塞されている。また、上部管寄せ２と下部管寄せ３とは、その軸線を左右方向へ沿って配置され、上下に離隔して設けられる。この際、上部管寄せ２は、下部管寄せ３に対し、後方へ設定距離だけ離隔して配置される。
【００２９】
缶体６は、下部管寄せ３の左右両端部に設けられた脚部７，７（図２）にて、水平に設置される。下部管寄せ３の周側壁下部には、排水口８が設けられており、この排水口８には、排水管（図示省略）が接続される。また、下部管寄せ３には、給水管（図示省略）が接続され、給水ポンプ９（図５）を介して水が供給可能とされる。さらに、上部管寄せ２および下部管寄せ３には、適宜の検査口１０，１０（図２）を設けてもよい。
【００３０】
各水管４は、中空円筒状に形成されており、その軸線を上下方向へ沿って配置される。各水管４は、左右に等間隔で配置され、下端部が下部管寄せ３に接続される。その際、下部管寄せ３の周側壁上部に、各水管４の下端部が接続される。このようにして、各水管４は、下部管寄せ３から上方へ延出して設けられる。その際、上部管寄せ２と下部管寄せ３との上下方向離隔距離の半分よりもやや上方まで延出して設けられる。
【００３１】
各蒸気管５は、略Ｌ字形状に湾曲されたパイプから構成される（図２）。そして、各蒸気管５は、下端部が各水管４の上端部に接続される一方、上端部が上部管寄せ２に接続される。その際、蒸気管５は、下端部が各水管４の周側壁上方後部に接続される一方、上端部が上部管寄せ２の周側壁下部に接続される。このようにして、各蒸気管５は、各水管４の周側壁上部から後方へ延出した後、上方へ延出して上部管寄せ２に接続される。
【００３２】
上部管寄せ２の周側壁上部からは、主蒸気弁１１を介して蒸気が導出可能とされる。上部管寄せ２と主蒸気弁１１との間には、気水分離器（図示省略）を設けてもよい。このようにして、上部管寄せ２からの蒸気は、主蒸気弁１１（および気水分離器）を介して、蒸気使用設備（図示省略）へ供給可能とされる。
【００３３】
さらに、上部管寄せ２の周側壁上部には、安全弁１２、制御用圧力スイッチ１３および安全用圧力スイッチ１４が設けられる。制御用圧力スイッチ１３は、後述するように、缶内圧力に基づき各電気ヒータ１５への通電の有無を制御する圧力スイッチである。一方、安全用圧力スイッチ１４は、缶内圧力が設定以上に上昇した場合には、電気ボイラ１への給電を遮断する圧力スイッチである。
【００３４】
本実施例の電気ボイラ１は、さらに電極式水位検出器１６を備える。この電極式水位検出器１６は、上部管寄せ２と下部管寄せ３とに連通して設けられる水位検出筒１７と、これに差し込まれる複数（図示例では三本）の電極棒１８，１９，２０とを備える。
【００３５】
水位検出筒１７は、導電性材料により形成された中空容器であり、上部連通管２１を介して上部管寄せ２に接続される一方、下部連通管２２を介して下部管寄せ３に接続される。その際、上部連通管２１は、水位検出筒１７の上部と、上部管寄せ２の周側壁上部とを接続する。また、下部連通管２２は、水位検出筒１７の下部と、下部管寄せ３の周側壁上部とを接続する。
【００３６】
水位検出筒１７には、図１に示すように、長さの異なる複数の電極棒１８〜２０が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて、挿入され保持される。この際、各電極棒１８〜２０は、その上部が絶縁性材料のガイシ（図示省略）を介して、水位検出筒１７の上壁に保持される。
【００３７】
各電極棒１８〜２０は、導電性材料により形成された細長い棒材である。本実施例では、給水停止電極棒（Ｓ棒）１８、給水開始電極棒（Ｍ棒）１９、および低水位検出電極棒（Ｌ棒）２０が、順に下端部の高さ位置を低くして、水位検出筒１７内に挿入されている。そして、各電極棒１８〜２０は給水制御器（図示省略）に接続され、水位検出筒１７はアースされている。従って、各電極棒１８〜２０は、その下端部が水に浸かれば、水位検出筒１７との間で電気的な導通が確保される。これにより、給水制御器は、各電極棒１８〜２０に流れる電流の有無によって、各電極棒１８〜２０の下端部に水位があるか否かを検出する。
【００３８】
そして、給水制御器は、各電極棒１８〜２０による水位検出の有無に基づき、缶体６内の水位を調整する。具体的には、給水制御器は、給水開始電極棒１９が水位を検出しなくなると、給水ポンプ９を作動させ、給水停止電極棒１８が水位を検出すると、給水ポンプ９を停止する。これにより、缶体６内の水位は、給水停止電極棒１８の下端部と、給水開始電極棒１９の下端部との範囲に維持される。また、給水制御器は、電気ボイラ１の運転中、低水位検出電極棒２０により、水位が所定以下にならないように監視する。万一、低水位検出電極棒２０が水位を所定時間検出しなければ、各水管４を過熱するおそれがあるとして、その旨の警報を出すと共に、各電気ヒータ１５への給電を遮断する。
【００３９】
各水管４には、その上端部から電気ヒータ１５が下方へ差し込まれて、着脱可能に設けられる。図３は、本実施例の電気ヒータ１５を示す図であり、図４は、そのヒータ体２３を示す概略図である。本実施例の電気ヒータ１５は、複数（図示例では六つ）のヒータ体２３を備える。各ヒータ体２３は、同一の形状および大きさの丸棒状とされている。
【００４０】
各ヒータ体２３は、図４に示すように、セラミック製の芯材２４にニクロム線２５が巻き付けられた発熱コイル２６を備える。この発熱コイル２６は、金属製の円筒状の鞘管２７内に収容され、この鞘管２７と発熱コイル２６との隙間には、ＭｇＯ（酸化マグネシウム（マグネシア））粉末２８が充填される。そして、鞘管２７は、発熱コイル２６およびＭｇＯ粉末２８が収容された状態で、絞られて縮径されるのが好ましい。これにより、ヒータ体２３の絶縁体は圧密化を図ることができる。
【００４１】
セラミック製の芯材２４は、細長い円筒状に形成されており、その外周面にニクロム線２５がコイル状に巻き付けられる。鞘管２７の一端部には、一対の電極２９，２９が配置されており、それぞれの電極２９，２９に、ニクロム線２５の各端部が接続される。その際、芯材２４にコイル状に巻き付けられたニクロム線２５は、一端部が一方の電極２９に接続され、他端部が芯材２４の中空穴３０を通して他方の電極２９に接続される。
【００４２】
ところで、鞘管２７は、一端部へのみ開口する円筒状に形成されており、その開口部はセラミック製のプラグ３１にて閉塞される。そして、このプラグ３１には、一対の電極２９，２９が保持される。プラグ３１は、芯材２４の一端部に、芯材２４と一体に設けてもよい。
【００４３】
このような構成のヒータ体２３を六本まとめて、図３に示すように電気ヒータ１５が構成される。すなわち、電気ヒータ１５は段付き円柱状のプラグ３２を備え、このプラグ３２は、小径部３３がネジ部とされる一方、大径部３４が六角部とされている。そして、その小径部３３に、各ヒータ体２３の基端部が保持される。この際、各ヒータ体２３は、小径部３３の端面から延出して設けられると共に、プラグ３２の周方向に等間隔で設けられる。
【００４４】
プラグ３２の大径部３４の側には、大径部３４と離隔して平行に、一回り小径の端子板３７が設けられる。この端子板３７には、図示例では、六つの端子３８，３８，…が設けられており、各ヒータ体２３の各電極２９は、それぞれ異なる端子３８に接続される。そして、各端子３８は、リード線を介して電源（図示省略）に接続される。
【００４５】
本実施例では、電気ヒータ１５には三相交流が供給されるが、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相への結線は、たとえば図３のようになされる。すなわち、隣接するヒータ体２３の隣接する一対の電極２９，２９（セット電極という）は、三相交流の同じ相（たとえばＲ相）に接続されると共に、隣接するセット電極は、三相交流の異なる相（前記の例ではＳ相およびＴ相）に接続される。図示例では、セット電極ごとに個別に電源に接続する例を示しているが、同じ相のセット電極を二つずつまとめて電源に接続してもよい。
【００４６】
本実施例の電気ヒータ１５によれば、各ヒータ体２３は、セラミック製の芯材２４にニクロム線２５を巻き付けて構成される。従って、発熱コイル２６と鞘管２７との距離精度を向上させ、この距離を短く維持することができる。しかも、鞘管２７は、発熱コイル２６が収容されると共にＭｇＯ粉末２８が充填された状態で、絞られて縮径される。このようにして、電気ヒータ１５の過熱を防止しつつ、電気ヒータ１５のワット密度を向上させることができる。本実施例の場合、ワット密度は、従来の倍程度とすることもできる。
【００４７】
具体的には、従来のシーズヒータ（ヒータ体の直径１２ｍｍ）では、鞘管と電熱線コイルとの距離は３．５ｍｍであるが、本実施例の構成によれば、この距離Ｘを１．５ｍｍ程度まで小さくできる。しかも、圧縮による熱伝導率の向上も寄与するので、ワット密度を従来の倍程度とすることもできる。たとえば、ワット密度を１０〜２０Ｗ／ｃｍ２まで高めることができる。
【００４８】
このような構成の電気ヒータ１５は、端子板３７などが配置された側が非発熱部３９とされ、発熱コイル２６（ニクロム線２５がコイル状に巻かれた部分）が配置された箇所が発熱部４０とされる。そして、電気ヒータは、非発熱部３９を上方に配置して、各水管４の上端部から下方へ差し込まれる。そして、電気ヒータ１５は、プラグ３２の小径部３３に形成したネジ部が、水管４の上部開口にねじ込まれて固定される。また、大径部３４の先端面には、パッキン４１が配置されており、水管４の上端面との隙間が封止される。このようにして、電気ヒータ１５の発熱部４０が水管４内の水に接触し、水管４内の水を加熱可能とされる。ところで、電気ヒータ１５は、その発熱部４０に熱電対４２が設けられており、過熱を検知可能とされている。
【００４９】
図５は、本実施例の電気ボイラ１の回路図を示しており、主要部のみを概略的に示している。この図に示すように、各電気ヒータ１５へは、ヒューズ４３およびヒータ用電磁接触器４４を介して、三相交流が供給可能とされる。また、ヒータ用電磁接触器４４には、運転スイッチ４５および制御用圧力スイッチ１３を介して、電流が供給される。
【００５０】
各ヒータ用電磁接触器４４は、制御用圧力スイッチ１３に基づき、オンオフされる。すなわち、各電気ヒータ１５への通電の有無は、缶内圧力に基づき、一括してオンオフされる。具体的には、設定下限圧力になると、電気ヒータ１５への通電がなされ、設定上限圧力になると、電気ヒータ１５への通電が遮断される。
【００５１】
ところで、図５には、給水ポンプ９も示されており、この給水ポンプ９にも、ヒューズ４３およびポンプ用電磁開閉器４６を介して、三相交流が供給可能とされる。ポンプ用電磁開閉器４６は、電極式水位検出器１６および給水制御器による水位検出結果に基づき、オンオフされる。すなわち、給水開始電極棒１９が水位を検出しなくなると、給水ポンプ９を作動させ、給水停止電極棒１８が水位を検出すると、給水ポンプ９を停止する。
【００５２】
以上のような構成であるから、缶体６内の水は、電極式水位検出器１６により所望水位に維持されつつ、電気ヒータ１５により加熱され蒸気化される。そして、各水管４からの蒸気は、各蒸気管５を介して上部管寄せ２へ供給され、主蒸気弁１１を介して蒸気使用設備へ送られる。
【００５３】
本発明の電気ボイラ１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、缶体６の構成は、一例であって、適宜に変更可能である。たとえば、前記実施例では、水管４と蒸気管５とを分けて構成したが、場合により共通化してもよい。また、前記実施例では、上部管寄せ２と下部管寄せ３とを、三つの水管４および蒸気管５で接続したが、水管４および蒸気管５の本数は、適宜に増減可能である。
【００５４】
また、前記実施例では、各電気ヒータ１５には、六本のヒータ体２３を設けたが、ヒータ体２３の本数は、適宜に増減可能である。但し、三相交流との接続を考慮すると、一の電気ヒータ１５には、３の倍数のヒータ体２３を設けるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の電気ボイラの一実施例を示す概略正面図であり、一部を断面にして示している。
【図２】図１の電気ボイラの左側面図である。
【図３】図１の電気ボイラで用いられる電気ヒータを示す図である。
【図４】図３の電気ヒータを構成するヒータ体を示す概略図である。
【図５】図１の電気ボイラの回路図を示しており、主要部のみを概略的に示している。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電気ボイラ
２ 上部管寄せ
３ 下部管寄せ
４ 水管
５ 蒸気管
１３ 制御用圧力スイッチ
１５ 電気ヒータ
２３ ヒータ体
２４ 芯材
２５ ニクロム線（電熱線）
２６ 発熱コイル
２７ 鞘管
２８ ＭｇＯ粉末（絶縁粉末）
２９ 電極
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気ボイラは、電気ヒータとしてシーズヒータが用いられている。シーズヒータは、周知のとおり、鞘管、絶縁粉末、電熱線コイルで構成される。鞘管の両端部には、それぞれ電極が配置されており、各電極に電熱線コイルの両端部が接続される。そして、このような直管状のヒータをＵ字形に曲げて、片側に端子をまとめたものを複数集合させたユニットが、電気ボイラの電気ヒータとして用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボイラの容量（蒸発量）を増加させたい場合、水管およびこれに設けられる電気ヒータを増設することが考えられる。ところが、その場合には、ボイラをコンパクトに構成することができない。そこで、可能な限り缶体を大型化することなく、電気ヒータのワット密度を増加させることで対応したい。
【０００４】
従来の電気ヒータは、コンパクトさ、製作の容易さの観点から、前述したようにシーズヒータが用いられている。シーズヒータの場合、そのワット密度は、約８Ｗ／ｃｍ２が水加熱の限界値とされてきた。これは、鞘管の表面の熱伝達はまだ十分余裕があるにも拘わらず、ヒータ内部、特に鞘管と電熱線コイルとの間の絶縁距離が影響し、ワット密度を上げ過ぎると、ヒータ内部の電熱線コイルの温度が上昇し、電熱線が破断に至るためであった。特に、電気ヒータの表面にスケール（水中の硬度分が析出したもの）が付着した場合には、電熱線を破断させるおそれを高めるものであった。
【０００５】
具体的には、上述したように、シーズヒータでは、電熱線コイルと鞘管との間には絶縁粉末が存在する。これは、ヒータと鞘管とを一定の距離に保つ役割を果たすものであり、熱伝導性と電気絶縁性のよい材料が用いられる。しかしながら、ワット密度を上げると、絶縁粉末の熱抵抗により、鞘管と電熱線コイルとの間に温度差が生じる。従って、ボイラの容量を増加させるために、単にヒータのワット密度を増加させるだけでは、電熱線が過熱するおそれがある。特に、ボイラの使用に伴い、電気ヒータにスケールが付着した場合には、通過熱量の減少により電熱線が過熱するおそれがある。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、一または複数の電気ヒータが用いられるボイラにおいて、前記各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備え、前記各ヒータ体は、絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルと、この発熱コイルが収容される円筒状の鞘管と、この鞘管と前記発熱コイルとの隙間に充填される絶縁粉末と、前記電熱線の両端に接続されて前記鞘管の一端部に配置される一対の電極とを有して構成されることを特徴とする電気ボイラである。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、絶縁性の芯材に電熱線を巻き付けることで、発熱コイルと鞘管との距離精度を向上させ、この距離を短くすることができる。これにより、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させることができる。また、鞘管の一端部に一対の電極が配置され、コンパクト化を図ることもできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記芯材は、セラミックから形成され、前記絶縁粉末は、酸化マグネシウムから形成され、前記鞘管は、前記発熱コイルおよび前記絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径されることを特徴とする請求項１に記載の電気ボイラである。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、鞘管は、発熱コイルが収容されると共に絶縁粉末が充填された状態で、絞られて縮径される。絶縁粉末を封入し鞘管を縮径する際、芯材があるために絶縁粉末の強力な圧縮が可能となり、絶縁材の熱伝導も良好となる。試算によれば、直径１２ｍｍのシーズヒータでは、鞘管と発熱コイルとの距離をたとえば３．５ｍｍとした場合、ワット密度８.５Ｗ／ｃｍ２では、ヒータの温度は７００℃程度であるが、ワット密度を２０Ｗ／ｃｍ２に上げると、１５２５℃を超える温度になる。これを仮に距離を１．５ｍｍにすると、ワット密度２０Ｗ／ｃｍ２で６２７℃に下がる。本方式の芯材を使用したヒータでは、たとえばこの距離を１．５ｍｍ程度まで小さくできる。これにより、電気ヒータからの伝熱性を一層向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量の増加を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、セラミック製の前記芯材と、酸化マグネシウム製の前記絶縁粉末とを、絶縁材として使用することで、前記鞘管の縮径による圧密化がなされ、この圧密化により、ワット密度が１０〜２０Ｗ／ｃｍ２とされたことを特徴とする請求項２に記載の電気ボイラである。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様に、圧縮による熱伝導率の向上も寄与するので、ワット密度を従来の倍程度まで上げることが可能となる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される複数の水管と、前記各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される複数の蒸気管と、前記各電極を上方に配置して、前記各水管の上端部から下方へ差し込まれて、前記各水管の上端部に保持され、それぞれ前記ヒータ体を３の倍数だけ備えると共に三相交流が供給される複数の電気ヒータと、前記上部管寄せ内の圧力に基づき、前記各電気ヒータへの通電の有無を切り替える圧力スイッチとを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ボイラである。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、水管の上部から蒸気管を分岐させ、水管に電気ヒータが設けられる。これにより、電気ヒータの発熱部は水部に完全に没する構造とでき、過熱されやすい蒸気部にヒータがないので、電気ヒータの過熱を確実に防止することができる。また、各電気ヒータは、水管の上端部から下方へ差し込まれて取り付けられるので、メンテナンスが容易である。また、各電気ヒータは、ヒータ体を３の倍数だけ備えるので、三相交流との接続をバランスよく行うことができる。また、圧力スイッチを用いて、缶内圧力に基づき各電気ヒータへの通電の有無を切り替えるので、制御が容易である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の電気ボイラによれば、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させ、コンパクトに電気ボイラの容量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の電気ボイラは、蒸気ボイラまたは温水ボイラである。すなわち、電気ヒータにより水を加熱して蒸気または温水を発生させ、この蒸気または温水を他へ供給する装置である。本実施形態の電気ボイラは、その種類を特に問わないが、典型的には小型貫流ボイラである。
【００１７】
電気ボイラは、一または複数の電気ヒータを備え、各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備える。本実施形態では、電気ボイラは複数の水管を有する缶体を備え、各水管に電気ヒータが着脱可能に設けられる。そして、各電気ヒータは、複数のヒータ体を備える。各ヒータ体は、典型的には同一の形状および大きさとされている。具体的には、各ヒータ体は、同一の直径および長さの細長い棒状とされている。各電気ヒータは、各ヒータ体の一端部が共通のプラグまたはフランジなどに取り付けられて、ユニットとして構成される。
【００１８】
各ヒータ体は、電気絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルを備える。この発熱コイルは、円筒状の鞘管内に収容され、この鞘管と発熱コイルとの隙間には、熱伝導性と電気絶縁性に優れた絶縁粉末が充填される。さらに、鞘管は、発熱コイルおよび絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径されるのが好ましい。
【００１９】
絶縁性の芯材は、細長い円筒状に形成されており、その外周面に電熱線が巻き付けられる。鞘管の一端部には、一対の電極が配置されており、それぞれの電極に、電熱線の各端部が接続される。その際、芯材にコイル状に巻き付けられた電熱線は、一端部が一方の電極に接続され、他端部が芯材の中空穴を通して他方の電極に接続するのがよい。
【００２０】
本実施形態の構成によれば、絶縁性の芯材に電熱線を巻き付けることで、発熱コイルと鞘管との距離精度を向上させ、この距離を短く維持することができる。しかも、鞘管は、発熱コイルが収容されると共に絶縁粉末が充填された状態で、絞られて縮径される。これにより、電気ヒータ（ヒータ体）の絶縁体は圧密化され、電気ヒータの過熱を防止しつつ、電気ヒータのワット密度を向上させることができる。
【００２１】
蒸気ボイラとして構成する場合、缶体は次のように構成するのが好ましい。すなわち、缶体は、上部管寄せと下部管寄せとの間を、複数の水管および蒸気管で接続して構成される。各水管は、上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される。各蒸気管は、各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される。
【００２２】
各水管には、電気ヒータが差し込まれて設けられる。具体的には、各電気ヒータは、その一対の電極を上方に配置して、各水管の上端部から下方へ差し込まれる。そして、各電気ヒータの非発熱部の側（プラグやフランジなど）が、各水管の上端部に保持される。各電気ヒータには、電極を介して電熱線に電流が供給される。各電気ヒータに設けておくヒータ体を３の倍数に設定しておけば、三相交流との接続をバランスよく行うことができる。
【００２３】
本実施形態の電気ボイラでは、水管と蒸気管とに区分けし、水管に電気ヒータが差し込まれる。従って、電気ヒータの発熱部は水管内の水に接触されることとなり、電気ヒータの過熱が防止される。また、各電気ヒータは、水管の上端部から下方へ着脱可能に差し込まれて保持されるので、メンテナンスが容易である。
【００２４】
各電気ヒータは、缶内圧力に基づき制御される。その際、圧力スイッチを用いて、すべての電気ヒータへの通電の有無を一括して切り替えるのが簡易である。圧力スイッチの設置箇所は特に問わないが、上部管寄せ内の蒸気圧を検出可能に、上部管寄せまたはそれに接続された管路に設置すればよい。
【００２５】
各水管内の水は、各電気ヒータにて加熱され、蒸気化される。各水管からの蒸気は、各蒸気管を介して上部管寄せへ供給され、気水分離器を介して、蒸気使用設備へ送られる。ところで、缶体内へは給水ポンプを介して水が供給可能とされ、缶体内の水位は所望に制御される。缶体内への給水は、下部管寄せなどから行われる。
【実施例】
【００２６】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の電気ボイラは、各種のボイラに適用可能であるが、ここでは蒸気ボイラで且つ小型貫流ボイラに適用した例について説明する。
【００２７】
図１および図２は、本発明の電気ボイラ１の一実施例を示す概略図であり、図１は一部を断面にした正面図、図２はその左側面図である。本実施例の電気ボイラ１は、上部管寄せ２と下部管寄せ３との間を、複数（図示例では三つ）の水管４，４，…および蒸気管５，５，…で接続して構成される缶体６を備える。
【００２８】
上部管寄せ２と下部管寄せ３とは、それぞれ中空円筒状に形成されており、その両端面は閉塞されている。また、上部管寄せ２と下部管寄せ３とは、その軸線を左右方向へ沿って配置され、上下に離隔して設けられる。この際、上部管寄せ２は、下部管寄せ３に対し、後方へ設定距離だけ離隔して配置される。
【００２９】
缶体６は、下部管寄せ３の左右両端部に設けられた脚部７，７（図２）にて、水平に設置される。下部管寄せ３の周側壁下部には、排水口８が設けられており、この排水口８には、排水管（図示省略）が接続される。また、下部管寄せ３には、給水管（図示省略）が接続され、給水ポンプ９（図５）を介して水が供給可能とされる。さらに、上部管寄せ２および下部管寄せ３には、適宜の検査口１０，１０（図２）を設けてもよい。
【００３０】
各水管４は、中空円筒状に形成されており、その軸線を上下方向へ沿って配置される。各水管４は、左右に等間隔で配置され、下端部が下部管寄せ３に接続される。その際、下部管寄せ３の周側壁上部に、各水管４の下端部が接続される。このようにして、各水管４は、下部管寄せ３から上方へ延出して設けられる。その際、上部管寄せ２と下部管寄せ３との上下方向離隔距離の半分よりもやや上方まで延出して設けられる。
【００３１】
各蒸気管５は、略Ｌ字形状に湾曲されたパイプから構成される（図２）。そして、各蒸気管５は、下端部が各水管４の上端部に接続される一方、上端部が上部管寄せ２に接続される。その際、蒸気管５は、下端部が各水管４の周側壁上方後部に接続される一方、上端部が上部管寄せ２の周側壁下部に接続される。このようにして、各蒸気管５は、各水管４の周側壁上部から後方へ延出した後、上方へ延出して上部管寄せ２に接続される。
【００３２】
上部管寄せ２の周側壁上部からは、主蒸気弁１１を介して蒸気が導出可能とされる。上部管寄せ２と主蒸気弁１１との間には、気水分離器（図示省略）を設けてもよい。このようにして、上部管寄せ２からの蒸気は、主蒸気弁１１（および気水分離器）を介して、蒸気使用設備（図示省略）へ供給可能とされる。
【００３３】
さらに、上部管寄せ２の周側壁上部には、安全弁１２、制御用圧力スイッチ１３および安全用圧力スイッチ１４が設けられる。制御用圧力スイッチ１３は、後述するように、缶内圧力に基づき各電気ヒータ１５への通電の有無を制御する圧力スイッチである。一方、安全用圧力スイッチ１４は、缶内圧力が設定以上に上昇した場合には、電気ボイラ１への給電を遮断する圧力スイッチである。
【００３４】
本実施例の電気ボイラ１は、さらに電極式水位検出器１６を備える。この電極式水位検出器１６は、上部管寄せ２と下部管寄せ３とに連通して設けられる水位検出筒１７と、これに差し込まれる複数（図示例では三本）の電極棒１８，１９，２０とを備える。
【００３５】
水位検出筒１７は、導電性材料により形成された中空容器であり、上部連通管２１を介して上部管寄せ２に接続される一方、下部連通管２２を介して下部管寄せ３に接続される。その際、上部連通管２１は、水位検出筒１７の上部と、上部管寄せ２の周側壁上部とを接続する。また、下部連通管２２は、水位検出筒１７の下部と、下部管寄せ３の周側壁上部とを接続する。
【００３６】
水位検出筒１７には、図１に示すように、長さの異なる複数の電極棒１８〜２０が、その下端部の高さ位置を互いに異ならせて、挿入され保持される。この際、各電極棒１８〜２０は、その上部が絶縁性材料のガイシ（図示省略）を介して、水位検出筒１７の上壁に保持される。
【００３７】
各電極棒１８〜２０は、導電性材料により形成された細長い棒材である。本実施例では、給水停止電極棒（Ｓ棒）１８、給水開始電極棒（Ｍ棒）１９、および低水位検出電極棒（Ｌ棒）２０が、順に下端部の高さ位置を低くして、水位検出筒１７内に挿入されている。そして、各電極棒１８〜２０は給水制御器（図示省略）に接続され、水位検出筒１７はアースされている。従って、各電極棒１８〜２０は、その下端部が水に浸かれば、水位検出筒１７との間で電気的な導通が確保される。これにより、給水制御器は、各電極棒１８〜２０に流れる電流の有無によって、各電極棒１８〜２０の下端部に水位があるか否かを検出する。
【００３８】
そして、給水制御器は、各電極棒１８〜２０による水位検出の有無に基づき、缶体６内の水位を調整する。具体的には、給水制御器は、給水開始電極棒１９が水位を検出しなくなると、給水ポンプ９を作動させ、給水停止電極棒１８が水位を検出すると、給水ポンプ９を停止する。これにより、缶体６内の水位は、給水停止電極棒１８の下端部と、給水開始電極棒１９の下端部との範囲に維持される。また、給水制御器は、電気ボイラ１の運転中、低水位検出電極棒２０により、水位が所定以下にならないように監視する。万一、低水位検出電極棒２０が水位を所定時間検出しなければ、各水管４を過熱するおそれがあるとして、その旨の警報を出すと共に、各電気ヒータ１５への給電を遮断する。
【００３９】
各水管４には、その上端部から電気ヒータ１５が下方へ差し込まれて、着脱可能に設けられる。図３は、本実施例の電気ヒータ１５を示す図であり、図４は、そのヒータ体２３を示す概略図である。本実施例の電気ヒータ１５は、複数（図示例では六つ）のヒータ体２３を備える。各ヒータ体２３は、同一の形状および大きさの丸棒状とされている。
【００４０】
各ヒータ体２３は、図４に示すように、セラミック製の芯材２４にニクロム線２５が巻き付けられた発熱コイル２６を備える。この発熱コイル２６は、金属製の円筒状の鞘管２７内に収容され、この鞘管２７と発熱コイル２６との隙間には、ＭｇＯ（酸化マグネシウム（マグネシア））粉末２８が充填される。そして、鞘管２７は、発熱コイル２６およびＭｇＯ粉末２８が収容された状態で、絞られて縮径されるのが好ましい。これにより、ヒータ体２３の絶縁体は圧密化を図ることができる。
【００４１】
セラミック製の芯材２４は、細長い円筒状に形成されており、その外周面にニクロム線２５がコイル状に巻き付けられる。鞘管２７の一端部には、一対の電極２９，２９が配置されており、それぞれの電極２９，２９に、ニクロム線２５の各端部が接続される。その際、芯材２４にコイル状に巻き付けられたニクロム線２５は、一端部が一方の電極２９に接続され、他端部が芯材２４の中空穴３０を通して他方の電極２９に接続される。
【００４２】
ところで、鞘管２７は、一端部へのみ開口する円筒状に形成されており、その開口部はセラミック製のプラグ３１にて閉塞される。そして、このプラグ３１には、一対の電極２９，２９が保持される。プラグ３１は、芯材２４の一端部に、芯材２４と一体に設けてもよい。
【００４３】
このような構成のヒータ体２３を六本まとめて、図３に示すように電気ヒータ１５が構成される。すなわち、電気ヒータ１５は段付き円柱状のプラグ３２を備え、このプラグ３２は、小径部３３がネジ部とされる一方、大径部３４が六角部とされている。そして、その小径部３３に、各ヒータ体２３の基端部が保持される。この際、各ヒータ体２３は、小径部３３の端面から延出して設けられると共に、プラグ３２の周方向に等間隔で設けられる。
【００４４】
プラグ３２の大径部３４の側には、大径部３４と離隔して平行に、一回り小径の端子板３７が設けられる。この端子板３７には、図示例では、六つの端子３８，３８，…が設けられており、各ヒータ体２３の各電極２９は、それぞれ異なる端子３８に接続される。そして、各端子３８は、リード線を介して電源（図示省略）に接続される。
【００４５】
本実施例では、電気ヒータ１５には三相交流が供給されるが、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相への結線は、たとえば図３のようになされる。すなわち、隣接するヒータ体２３の隣接する一対の電極２９，２９（セット電極という）は、三相交流の同じ相（たとえばＲ相）に接続されると共に、隣接するセット電極は、三相交流の異なる相（前記の例ではＳ相およびＴ相）に接続される。図示例では、セット電極ごとに個別に電源に接続する例を示しているが、同じ相のセット電極を二つずつまとめて電源に接続してもよい。
【００４６】
本実施例の電気ヒータ１５によれば、各ヒータ体２３は、セラミック製の芯材２４にニクロム線２５を巻き付けて構成される。従って、発熱コイル２６と鞘管２７との距離精度を向上させ、この距離を短く維持することができる。しかも、鞘管２７は、発熱コイル２６が収容されると共にＭｇＯ粉末２８が充填された状態で、絞られて縮径される。このようにして、電気ヒータ１５の過熱を防止しつつ、電気ヒータ１５のワット密度を向上させることができる。本実施例の場合、ワット密度は、従来の倍程度とすることもできる。
【００４７】
具体的には、従来のシーズヒータ（ヒータ体の直径１２ｍｍ）では、鞘管と電熱線コイルとの距離は３．５ｍｍであるが、本実施例の構成によれば、この距離Ｘを１．５ｍｍ程度まで小さくできる。しかも、圧縮による熱伝導率の向上も寄与するので、ワット密度を従来の倍程度とすることもできる。たとえば、ワット密度を１０〜２０Ｗ／ｃｍ２まで高めることができる。
【００４８】
このような構成の電気ヒータ１５は、端子板３７などが配置された側が非発熱部３９とされ、発熱コイル２６（ニクロム線２５がコイル状に巻かれた部分）が配置された箇所が発熱部４０とされる。そして、電気ヒータは、非発熱部３９を上方に配置して、各水管４の上端部から下方へ差し込まれる。そして、電気ヒータ１５は、プラグ３２の小径部３３に形成したネジ部が、水管４の上部開口にねじ込まれて固定される。また、大径部３４の先端面には、パッキン４１が配置されており、水管４の上端面との隙間が封止される。このようにして、電気ヒータ１５の発熱部４０が水管４内の水に接触し、水管４内の水を加熱可能とされる。ところで、電気ヒータ１５は、その発熱部４０に熱電対４２が設けられており、過熱を検知可能とされている。
【００４９】
図５は、本実施例の電気ボイラ１の回路図を示しており、主要部のみを概略的に示している。この図に示すように、各電気ヒータ１５へは、ヒューズ４３およびヒータ用電磁接触器４４を介して、三相交流が供給可能とされる。また、ヒータ用電磁接触器４４には、運転スイッチ４５および制御用圧力スイッチ１３を介して、電流が供給される。
【００５０】
各ヒータ用電磁接触器４４は、制御用圧力スイッチ１３に基づき、オンオフされる。すなわち、各電気ヒータ１５への通電の有無は、缶内圧力に基づき、一括してオンオフされる。具体的には、設定下限圧力になると、電気ヒータ１５への通電がなされ、設定上限圧力になると、電気ヒータ１５への通電が遮断される。
【００５１】
ところで、図５には、給水ポンプ９も示されており、この給水ポンプ９にも、ヒューズ４３およびポンプ用電磁開閉器４６を介して、三相交流が供給可能とされる。ポンプ用電磁開閉器４６は、電極式水位検出器１６および給水制御器による水位検出結果に基づき、オンオフされる。すなわち、給水開始電極棒１９が水位を検出しなくなると、給水ポンプ９を作動させ、給水停止電極棒１８が水位を検出すると、給水ポンプ９を停止する。
【００５２】
以上のような構成であるから、缶体６内の水は、電極式水位検出器１６により所望水位に維持されつつ、電気ヒータ１５により加熱され蒸気化される。そして、各水管４からの蒸気は、各蒸気管５を介して上部管寄せ２へ供給され、主蒸気弁１１を介して蒸気使用設備へ送られる。
【００５３】
本発明の電気ボイラ１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。特に、缶体６の構成は、一例であって、適宜に変更可能である。たとえば、前記実施例では、水管４と蒸気管５とを分けて構成したが、場合により共通化してもよい。また、前記実施例では、上部管寄せ２と下部管寄せ３とを、三つの水管４および蒸気管５で接続したが、水管４および蒸気管５の本数は、適宜に増減可能である。
【００５４】
また、前記実施例では、各電気ヒータ１５には、六本のヒータ体２３を設けたが、ヒータ体２３の本数は、適宜に増減可能である。但し、三相交流との接続を考慮すると、一の電気ヒータ１５には、３の倍数のヒータ体２３を設けるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の電気ボイラの一実施例を示す概略正面図であり、一部を断面にして示している。
【図２】図１の電気ボイラの左側面図である。
【図３】図１の電気ボイラで用いられる電気ヒータを示す図である。
【図４】図３の電気ヒータを構成するヒータ体を示す概略図である。
【図５】図１の電気ボイラの回路図を示しており、主要部のみを概略的に示している。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電気ボイラ
２ 上部管寄せ
３ 下部管寄せ
４ 水管
５ 蒸気管
１３ 制御用圧力スイッチ
１５ 電気ヒータ
２３ ヒータ体
２４ 芯材
２５ ニクロム線（電熱線）
２６ 発熱コイル
２７ 鞘管
２８ ＭｇＯ粉末（絶縁粉末）
２９ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または複数の電気ヒータが用いられるボイラにおいて、
前記各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備え、
前記各ヒータ体は、絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルと、この発熱コイルが収容される円筒状の鞘管と、この鞘管と前記発熱コイルとの隙間に充填される絶縁粉末と、前記電熱線の両端に接続されて前記鞘管の一端部に配置される一対の電極とを有して構成される
ことを特徴とする電気ボイラ。
【請求項２】
前記芯材は、セラミックから形成され、
前記絶縁粉末は、酸化マグネシウムから形成され、
前記鞘管は、前記発熱コイルおよび前記絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径される
ことを特徴とする請求項１に記載の電気ボイラ。
【請求項３】
セラミック製の前記芯材と、酸化マグネシウム製の前記絶縁粉末とを、絶縁材として使用することで、前記鞘管の縮径による圧密化がなされ、
この圧密化により、ワット密度が１０〜２０Ｗ／ｃｍ２とされた
ことを特徴とする請求項２に記載の電気ボイラ。
【請求項４】
上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される複数の水管と、
前記各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される複数の蒸気管と、
前記各電極を上方に配置して、前記各水管の上端部から下方へ差し込まれて、前記各水管の上端部に保持され、それぞれ前記ヒータ体を３の倍数だけ備えると共に三相交流が供給される複数の電気ヒータと、
前記上部管寄せ内の圧力に基づき、前記各電気ヒータへの通電の有無を切り替える圧力スイッチと
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ボイラ。
【請求項１】
一または複数の電気ヒータが用いられるボイラにおいて、
前記各電気ヒータは、一または複数のヒータ体を備え、
前記各ヒータ体は、絶縁性の芯材に電熱線が巻き付けられた発熱コイルと、この発熱コイルが収容される円筒状の鞘管と、この鞘管と前記発熱コイルとの隙間に充填される絶縁粉末と、前記電熱線の両端に接続されて前記鞘管の一端部に配置される一対の電極とを有して構成される
ことを特徴とする電気ボイラ。
【請求項２】
前記芯材は、セラミックから形成され、
前記絶縁粉末は、酸化マグネシウムから形成され、
前記鞘管は、前記発熱コイルおよび前記絶縁粉末が収容された状態で、絞られて縮径される
ことを特徴とする請求項１に記載の電気ボイラ。
【請求項３】
セラミック製の前記芯材と、酸化マグネシウム製の前記絶縁粉末とを、絶縁材として使用することで、前記鞘管の縮径による圧密化がなされ、
この圧密化により、ワット密度が１０〜２０Ｗ／ｃｍ２とされた
ことを特徴とする請求項２に記載の電気ボイラ。
【請求項４】
上下方向へ沿って配置され、下端部が下部管寄せに接続される複数の水管と、
前記各水管の周側壁上部から分岐して上方へ延出すると共に、その上端部が上部管寄せに接続される複数の蒸気管と、
前記各電極を上方に配置して、前記各水管の上端部から下方へ差し込まれて、前記各水管の上端部に保持され、それぞれ前記ヒータ体を３の倍数だけ備えると共に三相交流が供給される複数の電気ヒータと、
前記上部管寄せ内の圧力に基づき、前記各電気ヒータへの通電の有無を切り替える圧力スイッチと
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ボイラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９２０８５（Ｐ２００８−２９２０８５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３９５３１（Ｐ２００７−１３９５３１）
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【出願人】（５０４１４３５２２）株式会社三浦プロテック (488)
【Ｆターム（参考）】
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