JPS58179765A - 温水加熱装置 - Google Patents

温水加熱装置

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Publication number
JPS58179765A
JPS58179765A JP57063725A JP6372582A JPS58179765A JP S58179765 A JPS58179765 A JP S58179765A JP 57063725 A JP57063725 A JP 57063725A JP 6372582 A JP6372582 A JP 6372582A JP S58179765 A JPS58179765 A JP S58179765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
thickness
base material
ceramic base
heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP57063725A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Koga
良一 古閑
Yutaka Takahashi
豊 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US06/455,244 priority patent/US4563571A/en
Priority to CA000417730A priority patent/CA1205841A/en
Priority to DE8282306725T priority patent/DE3271699D1/de
Priority to EP82306725A priority patent/EP0082025B1/en
Publication of JPS58179765A publication Critical patent/JPS58179765A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/021Heaters specially adapted for heating liquids

Landscapes

  • 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。

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
に関するものである。
従来の温水加熱装置は第6図および第7図に示すように
、一端を冷水路と接続する流入口21とした円筒状の面
発熱体22と、この円筒状の面発熱体22の外周との間
に加熱流路23を形成する外ケース24とにより構成さ
れている。前記外ケース24には、面発熱体22の流入
口21側に位置して流出路26を設けている。また前記
円筒状2了とで線状のヒータパターンよりなる発熱抵抗
体28を挾持して構成している。そして前記基材A26
は、成形時の歪みを極力小さく押さえ、かつ円筒状の面
発熱体22の機械的強度を保持するだめに、所定の厚み
tl を必要とし、また基材B27は基材A26の外周
にローリングするため、その作業が良好に行なえるよう
に、基材A26の厚みtlに比べ、非常に小さな厚みt
2で構成されている。
上記従来の構成において、流入口21から流入した冷水
は、円筒状の面発熱体22の内管路22′で加熱されな
がら左端開放部に達し、その後、加熱流路23に流入し
、さらに加熱され、流出路26より温水となって流出す
る。
上記加熱工程において、円筒状の面発熱体220表面温
度は、セラミック基材A26.B2了の厚み11.12
と前記円筒状の面発熱体22の表面における水への熱伝
達率との関係により決まる。
上記従来例においては、円筒状の面発熱体22における
内管路22′の流速は、加熱流路23の流速に比べて速
いため、円筒状の面発熱体22の内周面の水への熱伝達
率は外周面の熱伝達率より犬きくなる。一方、円筒状の
面発熱体22の内周面側基材A26の厚みtlは外周面
側基材B2了の厚みt2に比べて大きい。従って、発熱
抵抗体28から円筒状の面発熱体22の内周面への伝熱
抵抗は外周面への伝熱抵抗より太きい。その結果、円筒
状の面発熱体22の内周面は、水への熱伝達率が大きい
のに対し、発熱抵抗体28からの伝熱抵抗が大きいため
、その表面温度は第8図T8□で示すように低下する。
また円筒状の面発熱体22の外周面は、水への熱伝達率
が小さいのに対し、発熱抵抗体28からの伝熱抵抗が小
さいため、その表面温度は第8図のT8゜で示すように
、高くなる。
以上のように従来の温水加熱装置においては、円筒状の
面発熱体22の内周面、外周面上での表面温度差が非常
に大きいため、熱交換状態にアンバランスを生じ、その
結果、発熱体の全表面が熱交換に対し有効に生かされず
、熱交換効率が低下する。
壕だ前記面発熱体22の外周面は高温になり、局部的づ
核沸騰を起こし、スケールの主成分である重炭酸カルシ
ウム、重炭酸々グネシウムの飽和溶解度を示す温度以上
となり、スケールが面発熱体22の表面に析出する。第
9図は重炭酸カルシウムのPHと温度と溶解度の関係を
示したものである。そしてこのスケールは円筒状の面発
熱体22の表面で徐々に厚みを増し、円筒状の面発熱体
22から被加熱流体への熱伝達を悪化させ、熱交換効率
を下げるとともに、発熱抵抗体28の温度を異常に高め
てしまうため、発熱抵抗体28を断線させてしまうとい
う欠点を有していた。
また従来の温水加熱装置においては、円筒状の面発熱体
22の外周面の表面温度を低くするだめに、表面積を増
大させる、すなわち面発熱体22の外径を増大させる手
段を施すことにより、スケールの付着や発熱抵抗体28
の異常高温による断線を防止するようにしていたが、こ
れにおいては、上記の条件を満足させるためには、面発
熱体22自体が非常に大きくなるという欠点を有するも
のであった。
本発明は上記従来の欠点に鑑み、発熱素子を構成する発
熱抵抗体から2つのセラミック基材への熱伝達量を配分
して前記発熱素子の両側面表面平均温度が略等しくなる
ように、前記2つのセラミック基材のうち、流体流入口
側のセラミック基材の厚さを一定とした場合、流体流出
口側のセラミック基材の厚さを、最適な厚さに設定する
ことにより、効率的に前記発熱素子の両側面表面平均温
度を、温水加熱装置の使用最低流量まだは設定流量にお
いてスケール生成温度以下に制御して上記従来の欠点を
解消したものである。
以下、本発明の一実施例について、第1図〜第4図にも
とづいて説明する。第1図、第2図において、1は円筒
状に構成された発熱素子で、この発熱素子1は耐熱性を
有するセラミック基材A2とセラミック基材B3とで線
状のヒータパターンよりなる発熱抵抗体4を最適位置に
挾持することにより構成されている。まだこの発熱素子
1は内管路5を有するとともに、一端には、冷水供給管
への接続ねじ6を取付けた流体流入ロアを内管路6と連
通するように設けている。8は外ケースで、この外ケー
ス8は発熱素子1の外周との間に加熱流路9を形成し、
かつ前記発熱素子1の内管路6の他端側を閉塞し、さら
に前記流体流入ロア側に適位置について述べる。まずセ
ラミック基材A2の厚さtlは、発熱素子1の機械的強
度や、焼成時の熱歪などの条件からある一定の厚さ以上
が要求され、一方、熱伝導の面からは薄いほうが良いの
で、この厚さtlばある範囲に限定される。したがって
、発熱素子1の両側面表面平均温度をスケール生成温度
以下に保持するだめの発熱抵抗体4の最適位置は、セラ
ミック基材B3の厚さt2を変えて最適厚さt2cに設
定する必要がある。
第3図はセラミック基材A2.  セラミック基材B3
の熱伝導条件が、セラミック基材B3の厚さt2の変化
により、どのように変化するかを示した説明図である。
ここでセラミック基材A2は所要の厚さt2を有し一定
とする。
この第3図において、セラミック基材B3の厚さt2と
、発熱素子1の外周側の表面平均温度T8゜および発熱
素子1の内周側の表面平均温度”siの最高値は、P1
→P2→P3 のように変化し、22点すなわち T8゜−”si  ・・・・・・・・・(1)となる点
において、同一発熱量に対し発熱素子1の表面平均温度
は最小となるもので、この条件は、スケール付着生成温
度T8p以下に制御すること、および熱交換効率の面か
ら最適な条件となる。
第4図は発熱素子1の表面平均温度をスケール生成温度
以下に保持する場合に心裏な発熱素子1の外径D とセ
ラミック基材B3の厚さt2 との関係を示したもので
、所要の条件を満たす発熱素子1の外径D1 の最小値
は、この第4図からも明らかなように、セラミック基材
B3の厚さt2が最適厚さt2cに等しく々っだときで
あり、これは第3図に述べたセラミック基材B3の厚さ
t2の最適条件と一致する。したがって前記(1)式を
満足する発熱素子1は同一発熱量に対して、最も小型で
省資源となるものを作ることができる。そして前記第3
図および第4図に示した関係は、発熱素子1と、内管路
6および加熱流路9を流れる流体との熱伝達率9発熱素
子1の形状5寸法、熱伝達率および発熱抵抗4の発熱量
等を入力して、数値計算を行なうことにより得られる。
上記した本発明の一実施例においては、従来例に比較し
て発熱素子1の表面温度の分布が均一になるため、表面
温度の最高値を低減させることカニできるという効果が
ある。また線状のヒータノくターンよりなる発熱抵抗体
4の加熱は多かれ、少なかれ不均一な加熱条件であり、
局部的に発熱素子1の表面温度が高い場所ができること
は避けられない。この温度分布のノくラツキは発熱抵抗
体4から2つのセラミック基材A2とセラミック基材B
3の表面までの距離に関係し、従来例で示したようにセ
ラミック基材B3の厚さがかなり薄く構成されている場
合は、表面に局部的に温度の高い所が生ずるが、本発明
の一実施例においては、セラミック基材B3の厚さが比
較的厚く構成されているため、従来例に比べて均一な加
熱状態が実現できる・ また本発明の一実施例におけるセラミック基材A2とセ
ラミック基材B3のそれぞれの厚さtl。
t2は上記したような手順で決定されている。したがっ
て本発明の一実施例においては、発熱素子1は、同一発
熱量に対して表面平均温度が最低となる条件をほぼ満足
するため、表面平均温度がスケール生成温度以下に保持
されることになり、その結果、コンパクトで省資源な温
水加熱装置が実現可能となった。
第6図は本発明の他の実施例を示したもので、この実施
例は、上記一実施例におけるセラミック基材B3を、薄
いセラミックテープ材11で多層に構成したものである
。まだこの実施例は、セラミック基材3の最適な厚さt
2cが大きくなった場合に、この厚さを持つセラミック
基材B3をセラミック基材A2に一度に巻いて焼成する
ことが困難である場合、あるいは最適厚さt2cを微妙
にコントロールする必要がある場合に適用するものであ
り、任意の最適厚さt2cに対応したセラミック基材B
3を製造することができる。
以−Lのように本発明の温水加熱装置は、発熱素子を構
成する発熱抵抗体から2つのセラミック基材への熱伝達
量を配分して前記発熱素子の両側面表面平均温度が略等
しくなるように、前記2つのセラミック基材のうち、流
体流入口側のセラミツり基材の厚さを一定とした場合、
流体流出口側のセラミック基材の厚さを、最適な厚さに
設定するようにしているため、発熱素子の両側面表面平
均温度は、流体流入口より供給される使用最低流量また
は設定流量においてスケール生成温度以下に確実に保持
することができ、その結果、信頼性を著しく向−トさせ
ることができ、かつ発熱素子のコンパクト化もはかれる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す温水加熱装置の一部破
断側面図、第2図は第1図のA−A’線断面図、第3図
は同温水加熱装置における発熱素子の表面平均温度T8
とセラミック基材Bの厚さt2との関係を示す説明図、
第4図は同発熱素子の外径とセラミック基材Bの厚さt
2との関係を示す説明図、第5図は本発明の他の実施例
を示す温水加熱装置における発熱素子の要部断面図、第
6図は従来の温水加熱装置の一部破断側面図、第7図は
第6図のB−B’線断面図、第8図は従来の円筒状面発
熱体の表面温度を示す展開グラフ、第9図は重炭酸カル
シウムのPHと温度と溶解度との関係を示すグラフであ
る。 1・・・・・・発熱素子、2,3・・・・・・セラミッ
ク基材、4・・・・・・発熱抵抗体、7・・・・・・流
体流入口、1o・・・・流体流出口、11・・・・・・
セラミックテープ材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名@ 
1 図 n 第2図 第 3 図 第4図 15図 3 ε 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つのセラミック基材で発熱抵抗体を挾持して構
    成した発熱素子と、この発熱素子の両側面に設けられ、
    i方は流体流入口と連通し、かつ他方は流体流出口と連
    通ずる流通路とを備え、前記流体流入口より供給される
    使用最低流量捷たは設定流量において、発熱抵抗体から
    2つのセラミック基材への熱伝達量を配分して前記発熱
    素子の両側面表面平均温度が略等しくなるように、前記
    2つのセラミック基材のうち、流体流入口側のセラミン
    ク基材の厚さを一定とした場合、流体流出口側のセラミ
    ック基材の厚さを、最適な厚さに設定するようにした温
    水加熱装置。
  2. (2)前記流体流出口側のセラミック基材を、セラミッ
    クテープ材を多層巻きすることにより構成した特許請求
    の範囲第1項記載の温水加熱装置。
JP57063725A 1981-12-16 1982-04-15 温水加熱装置 Pending JPS58179765A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57063725A JPS58179765A (ja) 1982-04-15 1982-04-15 温水加熱装置
US06/455,244 US4563571A (en) 1981-12-16 1982-12-10 Electric water heating device with decreased mineral scale deposition
CA000417730A CA1205841A (en) 1981-12-16 1982-12-15 Water heating device
DE8282306725T DE3271699D1 (en) 1981-12-16 1982-12-16 Water heating device
EP82306725A EP0082025B1 (en) 1981-12-16 1982-12-16 Water heating device

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JP57063725A JPS58179765A (ja) 1982-04-15 1982-04-15 温水加熱装置

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JPS58179765A true JPS58179765A (ja) 1983-10-21

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ID=13237658

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JP57063725A Pending JPS58179765A (ja) 1981-12-16 1982-04-15 温水加熱装置

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57245A (en) * 1980-06-02 1982-01-05 Toto Ltd Toilet bowl with washing apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57245A (en) * 1980-06-02 1982-01-05 Toto Ltd Toilet bowl with washing apparatus

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