JPS58120040A - 温水加熱装置 - Google Patents
温水加熱装置Info
- Publication number
- JPS58120040A JPS58120040A JP57001999A JP199982A JPS58120040A JP S58120040 A JPS58120040 A JP S58120040A JP 57001999 A JP57001999 A JP 57001999A JP 199982 A JP199982 A JP 199982A JP S58120040 A JPS58120040 A JP S58120040A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating
- heating element
- heat dissipating
- hot water
- generating means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
- F24H1/102—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は給湯用、暖房用などに用いられる温水加熱装置
に関するもので、特に、即熱性にすぐれ、コンパクトな
温水加熱装置を提供するものである。
に関するもので、特に、即熱性にすぐれ、コンパクトな
温水加熱装置を提供するものである。
従来の温水加熱装置について、第6図〜第9図に基づき
説明すると、温水加熱装置は一端を冷水路へ接続する流
入口20とした筒状面発熱体17と、円筒状面発熱体1
7の外周とで加熱流路19を形成する外ケース18とで
構成されている。外ケース18の流入口20側には流出
路21が設けである。円筒状面発熱体17はセラミック
材からなる円筒状の基材A22、シート状の基材B23
とで発熱抵抗体24を挟設している。前記基材A22は
成形時の歪みを小さく押え、機械的強度を保持するため
に所定の厚みtlを必要とする。基材B23は基材A2
2外周にローリングし焼成する。
説明すると、温水加熱装置は一端を冷水路へ接続する流
入口20とした筒状面発熱体17と、円筒状面発熱体1
7の外周とで加熱流路19を形成する外ケース18とで
構成されている。外ケース18の流入口20側には流出
路21が設けである。円筒状面発熱体17はセラミック
材からなる円筒状の基材A22、シート状の基材B23
とで発熱抵抗体24を挟設している。前記基材A22は
成形時の歪みを小さく押え、機械的強度を保持するため
に所定の厚みtlを必要とする。基材B23は基材A2
2外周にローリングし焼成する。
この焼成時に生ずる収縮で接合面がはく離するのを防止
するため、基材B23の厚みt2は基材A22の厚みt
lに比し非常に小さな値である。
するため、基材B23の厚みt2は基材A22の厚みt
lに比し非常に小さな値である。
上記構成において、流入口2oかも流入した冷水は円筒
状面発熱体17内管路で加熱されながら左端開放部に達
し加熱流路に流入し、更に加熱され流出路より温水とな
って流出する。
状面発熱体17内管路で加熱されながら左端開放部に達
し加熱流路に流入し、更に加熱され流出路より温水とな
って流出する。
この加熱工程において、円筒状面発熱体17の表面温度
は基材A22、基材B23の厚み11.12と円筒状面
発熱体17の表面上の水への熱伝達率との関係によって
決まる。
は基材A22、基材B23の厚み11.12と円筒状面
発熱体17の表面上の水への熱伝達率との関係によって
決まる。
本従来例においては、円筒状面発熱体17内管路の流速
は、外周側の加熱流路19の流速に比べ速い。従って、
円筒状面発熱体17内周面の熱伝達率は・外周面の熱伝
達率より大きくなる。それに対し円筒状面発熱体17は
、基材A22の厚みt□が基材B23の厚みt2に比べ
大きい。従って、発熱抵抗体24から円筒状面発熱体1
7内周面への伝熱抵抗は外周面への伝熱抵抗より大きい
。この結果、円筒状面発熱体17の内周面は水への熱伝
達率は大きく発熱抵抗体24からの伝熱抵抗が大きいた
め表面温度が低くなる(第8図Tsiで示尤外局面は水
への熱伝達率は小さく、発熱抵抗体からの伝熱抵抗が小
さいため表面温度が高くなる第8図Ts0)で示す。
は、外周側の加熱流路19の流速に比べ速い。従って、
円筒状面発熱体17内周面の熱伝達率は・外周面の熱伝
達率より大きくなる。それに対し円筒状面発熱体17は
、基材A22の厚みt□が基材B23の厚みt2に比べ
大きい。従って、発熱抵抗体24から円筒状面発熱体1
7内周面への伝熱抵抗は外周面への伝熱抵抗より大きい
。この結果、円筒状面発熱体17の内周面は水への熱伝
達率は大きく発熱抵抗体24からの伝熱抵抗が大きいた
め表面温度が低くなる(第8図Tsiで示尤外局面は水
への熱伝達率は小さく、発熱抵抗体からの伝熱抵抗が小
さいため表面温度が高くなる第8図Ts0)で示す。
以上の如く、円筒状面発熱体17内周面、外周面上の表
面温度に非常に大きな着ができ、熱交換状態がアンバラ
ンスとなって、発熱体の全表面が熱交換に対し有効に先
かされていなかった。
面温度に非常に大きな着ができ、熱交換状態がアンバラ
ンスとなって、発熱体の全表面が熱交換に対し有効に先
かされていなかった。
特に熱交換効率(発熱体単位面積当りの熱交換能力)を
高めようとすると、外周面温度が高くなり、局部的な核
沸騰を起こす。このだめ発熱体表面はスケールの主成分
である重炭酸カルシウム、重炭酸マグネンウムの飽和溶
解度(第9図に重炭酸カルシウムのP H%温度、溶解
度の関係を示す)を示す温度以上となり、スケールが発
熱体表面に析出、付着する。付着したスケースは発熱抵
抗体24から発熱体表面への熱伝達を悪化させ熱交換効
率を低下させるとともに、発熱抵抗体24の温度を異常
に高め抵抗体を破断してしまう。
高めようとすると、外周面温度が高くなり、局部的な核
沸騰を起こす。このだめ発熱体表面はスケールの主成分
である重炭酸カルシウム、重炭酸マグネンウムの飽和溶
解度(第9図に重炭酸カルシウムのP H%温度、溶解
度の関係を示す)を示す温度以上となり、スケールが発
熱体表面に析出、付着する。付着したスケースは発熱抵
抗体24から発熱体表面への熱伝達を悪化させ熱交換効
率を低下させるとともに、発熱抵抗体24の温度を異常
に高め抵抗体を破断してしまう。
上記説明で明らかなように、従来の温水加熱装置は、円
筒状面発熱体170基材A22、基材B23の熱伝導条
件と各基材表面の水への熱伝達率とのマツチングが悪か
ったため、熱交換効率の低下、スケールの付着、発熱抵
抗体の破断、等の欠点を有していた。
筒状面発熱体170基材A22、基材B23の熱伝導条
件と各基材表面の水への熱伝達率とのマツチングが悪か
ったため、熱交換効率の低下、スケールの付着、発熱抵
抗体の破断、等の欠点を有していた。
本発明は、複数のセラミック基材にて発熱抵抗体を挾持
して積層した発熱素子、この素子側面に被加熱流体を加
熱する加熱流路を構成する外ケースよりなる温水加熱装
置において、前記発熱素子の放熱面に放熱部材を設ける
とともに、前記放熱部材と交叉する外ケース内面の溝の
如き乱流発生手段とを設けることにより、各セラミック
基材の熱伝達量と表面から水への熱伝達率とをマツチン
グさせ、前記発熱素子の表面温度を略等しくするととも
に、スケール生成温度以下に制御、保持することを容易
にすることにより従来の欠点を解消した温水加熱装置の
提供を目的とする。
して積層した発熱素子、この素子側面に被加熱流体を加
熱する加熱流路を構成する外ケースよりなる温水加熱装
置において、前記発熱素子の放熱面に放熱部材を設ける
とともに、前記放熱部材と交叉する外ケース内面の溝の
如き乱流発生手段とを設けることにより、各セラミック
基材の熱伝達量と表面から水への熱伝達率とをマツチン
グさせ、前記発熱素子の表面温度を略等しくするととも
に、スケール生成温度以下に制御、保持することを容易
にすることにより従来の欠点を解消した温水加熱装置の
提供を目的とする。
以下本発明の実施例について、第1図〜5図に基づいて
説明する。
説明する。
第1図、第2図において、1は円筒状発熱素子で、セラ
ミック基材A2、セラミック基材B3とで発熱抵抗体4
を挾持している。基材A2の摩みtAは焼成時の歪みを
小さくシ、発熱素子1の機械的強度を保持するため比較
的大きな値を必要とする。基材B3の厚みtBは焼成時
に生ずる収縮で基材A2、基材33間の接合面がはく離
するのを防止するため基材A2の厚み1Aに比べ非常に
小さな値である。発熱素子1の外周面は金属層5が形成
され、その上に溶接された螺旋状の銅線からなる放熱部
材6が設けられている。円筒状発熱素子1は内管側が加
熱内管路7、右端が温水配管路への接続ネジ8を取付け
た温水流出口9となっている。外ケース10は発熱素子
1の外周間で加熱流路11を形成するとともに、右方上
端に冷水流入口12が取付けである。
ミック基材A2、セラミック基材B3とで発熱抵抗体4
を挾持している。基材A2の摩みtAは焼成時の歪みを
小さくシ、発熱素子1の機械的強度を保持するため比較
的大きな値を必要とする。基材B3の厚みtBは焼成時
に生ずる収縮で基材A2、基材33間の接合面がはく離
するのを防止するため基材A2の厚み1Aに比べ非常に
小さな値である。発熱素子1の外周面は金属層5が形成
され、その上に溶接された螺旋状の銅線からなる放熱部
材6が設けられている。円筒状発熱素子1は内管側が加
熱内管路7、右端が温水配管路への接続ネジ8を取付け
た温水流出口9となっている。外ケース10は発熱素子
1の外周間で加熱流路11を形成するとともに、右方上
端に冷水流入口12が取付けである。
外ケース10には円筒軸と平行な溝13が設けである。
14は電源コード、15は制御部、16はセンサーであ
る。
る。
第3+4図において、Flは加熱流路11を流れる旋回
流を示し、F2は加熱内管路子を流れる旋回流を示す・
■1は溝13内に発生する渦流、■2は溝13から流出
する噴流がはく離して生ずる渦流である。
流を示し、F2は加熱内管路子を流れる旋回流を示す・
■1は溝13内に発生する渦流、■2は溝13から流出
する噴流がはく離して生ずる渦流である。
第5図は、発熱素子1の表面温度分布を展開したグラフ
である。図において、TAは加熱内管路7側の表面温度
、TBは加熱流路11側の表面温度を示す。
である。図において、TAは加熱内管路7側の表面温度
、TBは加熱流路11側の表面温度を示す。
上記構成において、電源コード14を外部電源に接続し
て発熱抵抗体4に通電し、冷水を流入口12から供給す
る。(第3図F1)、冷水は外周加熱流路11に流入す
る。外周加熱流路9内の流れは螺旋状に溶接された放熱
部材6により旋回流(第3図F1)となる。この旋回流
F1は外ケース10の内面に設けた溝13よりなる乱流
発生手段を横切りながら流れる。この時、流れFlは溝
13の急拡大部で渦流v1を発生する。次に、構13の
終端部で流れFlは縮流となり高速流となると共に、溝
端部ではく離を起こすと渦流v2を発生する。
て発熱抵抗体4に通電し、冷水を流入口12から供給す
る。(第3図F1)、冷水は外周加熱流路11に流入す
る。外周加熱流路9内の流れは螺旋状に溶接された放熱
部材6により旋回流(第3図F1)となる。この旋回流
F1は外ケース10の内面に設けた溝13よりなる乱流
発生手段を横切りながら流れる。この時、流れFlは溝
13の急拡大部で渦流v1を発生する。次に、構13の
終端部で流れFlは縮流となり高速流となると共に、溝
端部ではく離を起こすと渦流v2を発生する。
以上の流れ挙動を繰返しながら、水は外周加熱流路11
は加熱され発熱素子1の左端に達する。
は加熱され発熱素子1の左端に達する。
流れは左端では旋回流となっており、その!ま方向を変
え加熱内管路7内を旋回しながら流れ、加熱され、温水
となって流出口9から流出する。上記加熱行程において
、熱は発熱素子1の内外表面と放熱部材6表面と広い面
積から伝達される。又、外周加熱流路11においては、
加速された旋回流が更に縮流部において加速され、発熱
素子1表面上の、熱境界層が非常に薄くされるとともに
、溝部の渦流■1、はく雌部の渦流■2の作用により、
熱拡散が促進され、発熱素子1表面上での高温水の滞流
がなくなり熱伝達率が非常に向上する。
え加熱内管路7内を旋回しながら流れ、加熱され、温水
となって流出口9から流出する。上記加熱行程において
、熱は発熱素子1の内外表面と放熱部材6表面と広い面
積から伝達される。又、外周加熱流路11においては、
加速された旋回流が更に縮流部において加速され、発熱
素子1表面上の、熱境界層が非常に薄くされるとともに
、溝部の渦流■1、はく雌部の渦流■2の作用により、
熱拡散が促進され、発熱素子1表面上での高温水の滞流
がなくなり熱伝達率が非常に向上する。
その結果、発熱素子1から水への熱伝達効率が向上する
とともに、発熱素子1の外周面の熱伝達率が内周面の熱
伝達率に比べ著しく大きくなるため、基材A2、基材B
3の伝熱量にほぼ等しい熱伝達率となり、第5図に示す
ごとく、発熱素子1の加熱内管路7側表面温度TAと外
周加熱流路11側表面温度TBとほぼ等しくなる。
とともに、発熱素子1の外周面の熱伝達率が内周面の熱
伝達率に比べ著しく大きくなるため、基材A2、基材B
3の伝熱量にほぼ等しい熱伝達率となり、第5図に示す
ごとく、発熱素子1の加熱内管路7側表面温度TAと外
周加熱流路11側表面温度TBとほぼ等しくなる。
又、発熱素子1表面の螺旋状放熱部材6と加熱流路内に
生ずる旋回流とによって、発熱素子1表面上の温度分布
が均一化され局部的に高温となる部分がなく々り局部沸
騰や、異常高温による発熱素子の破壊が防止できる。更
に、乱流発生手段は円筒軸と平行に設けられているため
、樹脂成形等の加工が容易となり、低コスト化が可能と
なる。
生ずる旋回流とによって、発熱素子1表面上の温度分布
が均一化され局部的に高温となる部分がなく々り局部沸
騰や、異常高温による発熱素子の破壊が防止できる。更
に、乱流発生手段は円筒軸と平行に設けられているため
、樹脂成形等の加工が容易となり、低コスト化が可能と
なる。
以上のごとく、発熱素子の内外表面温度がほぼ等しくな
り、表面温度をスケール生成条件以下に制御、保持する
ことが容易となる。又、発熱素子の表面平均温度がほぼ
等しいことから、素子全表面を最適な熱交換条件に保つ
ことができ、素子表面の使用効率が向上しコンパクト化
ができる等の効果を有している。
り、表面温度をスケール生成条件以下に制御、保持する
ことが容易となる。又、発熱素子の表面平均温度がほぼ
等しいことから、素子全表面を最適な熱交換条件に保つ
ことができ、素子表面の使用効率が向上しコンパクト化
ができる等の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の温水加熱装置の一実施例を示す一部破
断面とした側面図、第2図は第1図のA図、第6図は従
来の温水加熱装置の一部破断面とした側面図、第7図は
第6図00−Q′線断面図、第8図は従来の円筒状発熱
体の表面温度を示す展開特性図、第9図は重炭酸カルシ
ウム溶解度とpH%温度との関係を示す図である。 1・・・・・・発熱素子、2・・・・・・基材A、3・
・・・・・基材B、4・・・・・・発熱抵抗体、6・・
・・・・放熱部材、7・・・・・・加熱内管路、1o・
・・・・・外ケース、11・・・・・・加熱流路、13
・・・・・・乱流発生手段(溝)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 F。 第4図 角7¥e (’C) 第8図 第9図 水−JL(lc1
断面とした側面図、第2図は第1図のA図、第6図は従
来の温水加熱装置の一部破断面とした側面図、第7図は
第6図00−Q′線断面図、第8図は従来の円筒状発熱
体の表面温度を示す展開特性図、第9図は重炭酸カルシ
ウム溶解度とpH%温度との関係を示す図である。 1・・・・・・発熱素子、2・・・・・・基材A、3・
・・・・・基材B、4・・・・・・発熱抵抗体、6・・
・・・・放熱部材、7・・・・・・加熱内管路、1o・
・・・・・外ケース、11・・・・・・加熱流路、13
・・・・・・乱流発生手段(溝)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 F。 第4図 角7¥e (’C) 第8図 第9図 水−JL(lc1
Claims (3)
- (1)複数のセラミック基体にて発熱抵抗体を挾持して
積層した少くとも1つの発熱素子、前記素子側面に被加
熱流体を加熱する流路を構成する外ケース、流体流入口
、流体流出口とを有し、前記発熱素子の放熱面に放熱部
材を設けるとともに、前記放熱部材に対し交叉する乱流
発生手段を設けた温水加熱装置。 - (2)発熱素子は筒状又は柱状とし、放熱部材は前記発
熱体素子の表面に螺旋状に配設し、外ケース内面に凹凸
状の乱流発生手段を設けた特許請求の範囲第1項記載の
温水加熱装置。 - (3)外筒内絢面の凹凸状乱流発生手段は軸方向に平行
なうイン状の凹凸面とした特許請求の範囲第2項記載の
温水加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57001999A JPS58120040A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 温水加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57001999A JPS58120040A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 温水加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58120040A true JPS58120040A (ja) | 1983-07-16 |
Family
ID=11517131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57001999A Pending JPS58120040A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 温水加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58120040A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040029699A (ko) * | 2002-10-02 | 2004-04-08 | 정석동 | 고주파 유도가열 및 히트파이프를 이용한 전기보일러 |
| WO2011030530A1 (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-17 | パナソニック株式会社 | 筒型熱交換器 |
| CN111351211A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 浙江润诚智控科技有限公司 | 加热装置 |
| CN111351212A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 浙江润诚智控科技有限公司 | 加热装置 |
| CN114451825A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-05-10 | 苏州简单有为科技有限公司 | 加热装置及清洁头 |
-
1982
- 1982-01-08 JP JP57001999A patent/JPS58120040A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040029699A (ko) * | 2002-10-02 | 2004-04-08 | 정석동 | 고주파 유도가열 및 히트파이프를 이용한 전기보일러 |
| WO2011030530A1 (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-17 | パナソニック株式会社 | 筒型熱交換器 |
| JP2011080352A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-04-21 | Panasonic Corp | 筒型熱交換器 |
| CN111351211A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 浙江润诚智控科技有限公司 | 加热装置 |
| CN111351212A (zh) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 浙江润诚智控科技有限公司 | 加热装置 |
| CN114451825A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-05-10 | 苏州简单有为科技有限公司 | 加热装置及清洁头 |
| CN114451825B (zh) * | 2021-12-09 | 2022-12-30 | 苏州简单有为科技有限公司 | 加热装置及清洁头 |
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